Kỹthuậtquang-điệnứngdụngtrongviệcpháthiện...

[logo] VERSITA ĐÁNH GIÁ KỸ THUẬT QUANG-ĐIỆN 19(4), 478-4

DOI: 10.2478/s11772-001-0040-4

1

_______________*e-mail: [email protected]

Đánh giá kỹ thuật quang-điện., 19, số 4, 2011 [Logo] Springer

Kỹ thuật quang-điện ứng dụng trong việc phát hiệntân sinh trong biểu mô cổ tử cung (CIN) và ung thư cổ tử cung

D. PRUSKI1,2, M. PRZYBYLSKI1, W. KĘDZIA1,2, H. KĘDZIA3,E. J. JAGIELSKA − PRUSKA2, và M. SPACZYŃSKI1

1Khoa Ung thư phụ khoa, Đại học Khoa học Y khoa Karol Marcinkowski,10 Fredry Str., 61−701 Poznań, Ba Lan

2Phòng nghiên cứu lâm sàng bệnh lý cổ tử cung, Bệnh viện Phụ sản Karol MarcinkowskiĐại học Khoa học Y khoa, 10 Fredry Str., 61-701 Poznań, Ba Lan

3Khoa nghiên cứu bệnh lý học tại Bệnh viện Phụ sản Karol MarcinkowskiĐại học Khoa học Y khoa, 10 Fredry Str., 61-701 Poznań, Ba Lan

Kỹ thuật quang-điện là một trong những phương pháp hứa hẹn nhất của chương trình lý sinh về chẩnđoán CIN và ung thư cổ tử cung. Mục tiêu của báo cáo là đánh giá độ nhạy và độ đặc hiệu của kỹ thuậtquang-điện trong việc phát hiện CIN và ung thư cổ tử cung. Báo cáo cho thấy mối tương quan giữa chỉ sốpNOR và độ nhạy/độ đặc hiệu của kỹ thuật quang-điện. Nghiên cứu được thực hiện trên 293 bệnh nhân cókết quả xét nghiệm tế bào cổ tử cung bất thường và làm các xét nghiệm tiếp theo: Kiểm tra bằng kỹ thuậtquang-điện (TruScreen®), soi cổ tử cung, và sinh thiết mô bệnh học.

Độ nhạy của kỹ thuật quang-điện (TruScreen®) đối với LGSIL ước tính là 65,70%, đối với HGSILvà ung thư cổ tử cung chiếm tới 90,38%. Độ đặc hiệu của kỹ thuật quang-điện được sử dụng để phát hiệnnhững thiếu sót bệnh lý từ khoa nghiên cứu bệnh lý học cổ tử cung ước tính là 78,89%.

Khu vực dưới đường cong ROC cho kỹ thuật quang-điện được ước tính là 0,88 (95%Cl, 0,84–0,92)cho thấy giá trị chẩn đoán cao của thử nghiệm này trong việc phát hiện HGSIL và ung thư biểu mô vảy.

Kỹ thuật quang-điện được đặc trưng bởi hiệu quả cao trong việc phát hiện tồn tại CIN trong biểumô vảy và ung thư biểu mô tế bào vảy.

Từ khóa: optoelectronic method, cervical intraepithelial neoplasia, cervical cancer prevention.

1. Giới thiệu

Ung thư cổ tử cung [UTCTC] là một vấn đề sứckhoẻ quan trọng đối với phụ nữ trên toàn thế giới[1]. Theo số liệu thống kê hàng năm, UTCTC làung thư phổ biến đứng thứ 2 sau ung thư vú ở phụnữ [2]. Trên thế giới, có gần 500.000 trường hợpUTCTC được phát hiện mỗi năm và tỷ lệ tử vongdo UTCTC chiếm 275.000 trường hợp mỗi năm[3]. Người ta ước tính trên toàn thế giới cứ mỗiphút bác sĩ lâm sàng chẩn đoán thêm một trường

hợp mắc mới, mỗi hai phút thêm một trường hợptử vong vì căn bệnh này. Ở Ba Lan 3263 phụ nữđược chẩn đoán mắc mới UTCTC vào năm 2005,chiếm 5% trong tất cả các chẩn đoán liên quan đếnbệnh lý phụ khoa ở phụ nữ. Tỷ lệ mắc bệnh và tửvong do UTCTC gây ra được chuẩn hóa là 11,5 và5,7. Theo đánh giá dịch tễ học, Ba Lan được xếpvào loại trung bình của toàn cầu. Đánh giá này dựatrên sự hiện diện của khối u nhú và sự khác biệttùy thuộc vào vị trí địa lý. Hầu hết các trường hợpmắc mới do UTCTC gây ra đều liên quan đến sự


DOI: 10.2478/s11772-001-0040-4

2



phát triển mật độ dân số ở các nước đang pháttriển. Tỷ lệ mắc bệnh cao nhất có thể được nhậnthấy ở Châu Phi, Châu Mỹ Latinh và một phần củaChâu Á.

Nguyên nhân hình thành UTCTC liên quan chặtchẽ với nhiễm trùng mãn tính do virút (HPV)Papillomavirus gây nên, đặc biệt là những loại týpcó tính đột biến cao như HPV 16, 18 [4]. Năm1996, Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã xác địnhnhiễm týp HPV 16 và 18 được xem là nguy cơ caodẫn đến Ung thư phụ khoa. Trên toàn thế giới,việc nhiễm virút HPV có thể được chứng minh làliên quan đến 99% trường hợp chẩn đoán mắc phảicăn bệnh UTCTC [5].

Năm 1968, Richart đưa ra khái niệm về tất cảnhững thay đổi của niêm mạc cổ tử cung, có tiềmnăng ác tính, có nguy cơ hình thành ung thư màchưa xâm nhập vào mô đệm được gọi với thuậtngữ là tân sinh biểu mô cổ tử cung (CIN) [6].

Có các mức độ phân loại CIN bao gồm: Nhẹ,trung bình và nặng (tương ứng là CIN 1, CIN2, vàCIN 3). Quá trình phát triển từ CIN dẫn đếnUTCTC có thể mất nhiều năm.

Uớc tính rằng, trung bình phải mất từ 8-10 nămbắt đầu nhiễm HPV hình thành khối tân sinh trongbiểu mô cổ tử cung cho đến khi phát triển thànhCIN3. Các khối tân sinh này phải mất từ 3-5 nămđể phát triển lên bề mặt cổ tử cung để hình thànhung thư. Khối tân sinh trong biểu mô cổ tử cungmức độ thấp CIN 1 thường là hậu quả của sựnhiễm HPV ngẫu nhiên, thoáng qua. Do đó, cókhoảng 80% những trường hợp CIN 1 có khả năngtự thoái triển, hồi phục trong vài tháng. Nhưngcũng có các trường hợp bị nhiễm HPV dai dẳng vàđược chẩn đoán là có thể dẫn đến sự phát triển tổnthương tiền xâm lấn UTCTC ở mức trung bìnhhoặc cao, dẫn đến hình thành UTCTC.

Mặc dù các kỹ thuật phân tử phát triển để pháthiện DNA HPV HR và mRNA HPV HR, có ýnghĩa trong việc tăng độ nhạy và độ đặc hiệu từcác công cụ chẩn đoán khác nhau trong việc phát

hiện tổn thương cổ tử cung là có. Và phương pháplý tưởng cho việc sàng lọc sẽ được đặc trưng bởikết quả kiểm tra có độ nhạy và độ đặc hiệu cao,đạt khoảng 100%. Công cụ chẩn đoán này sẽ đảmbảo việc phát hiện các tổn thương tại ví trí hìnhthành khối u nội mô cổ tử cung ở phụ nữ bị bệnh.Kết quả chính xác của thử nghiệm, đặc trưng bởiđộ đặc hiệu đạt lên đến 100%, sẽ phát huy đáng kểcho sàng lọc thành công mà không có nguy cơphát triển CIN. Thử nghiệm có giá trị cao về độnhạy và độ đặc hiệu sẽ dẫn đến các nguồn tiếtkiệm đáng kể cho việc tiến hành các xét nghiệmngăn ngừa, dự phòng. Những khoản tiết kiệm nàylà kết quả trực tiếp từ việc giảm số lần xét nghệmvà giảm tỷ lệ phần trăm kết quả chẩn đoán khôngchính xác. Việc xác minh dương tính giả trongchẩn đoán tế bào học làm tăng đáng kể tỷ lệ soi cổtử cung và sinh thiết lấy từ vị trí nghi ngờ. Phươngpháp chẩn đoán cho cộng đồng dựa trên độ nhạy,độ đặc hiệu 100% sẽ dẫn đến sự suy giảm đáng kểvề tỷ lệ mắc và tử vong do ung thư cổ tử cung,đồng thời giảm gánh nặng cho ngân sách nhà nướcphát sinh trong việc thực hiện công tác ngăn ngừa,ngăn ngừa.

Về nghiên cứu nhận biết sự tồn tại của CIN, cầnphải có các phương pháp hiệu quả về chi phí, cókhả năng lặp lại xét nghiệm, không xâm lấn, trongmột lần thăm khám duy nhất bác sĩ có thể pháthiện sự bất thường và mở rộng quá trình chẩnđoán chuyên sâu, hạn chế tối đa việc bỏ sót bệnh.Các giải pháp này cần thiết cho tất cả các nướcđang phát triển, nơi có sự khó khăn trong việc tiếpcận bác sỹ đa khoa, thiếu các phòng thí nghiệmchẩn đoán tế bào học và nhân viên y tế có trình độphù hợp. Nhiều nơi trên thế giới có sự hạn chế tiếpcận các bác sĩ về bệnh lý phụ khoa. Do đó, cầnphải có phương pháp sàng lọc ban đầu, để pháthiện CIN theo thời gian thực (Real-time) ngay khithăm khám, có thể trực tiếp đưa ra chẩn đoánchuyên sâu hay sinh thiết ngay lập tức tại các vùngnghi ngờ tổn thương.


DOI: 10.2478/s11772-001-0040-4

3



Kỹ thuật lý-sinh đang trở thành một lĩnh vực quantrọng trong công tác phòng ngừa và chẩn đoánUTCTC. Kỹ thuật lý-sinh có lợi hơn so với tế bàohọc về kết quả âm tính và tỷ lệ phần trăm kết quảdương tính giả thấp hơn, nguyên nhân thôngthường là do lỗi của người thực hiện gây ra. Sửdụng chẩn đoán ứng dụng kỹ thuật lý-sinh để pháthiện CIN, kỹ thuật này cho phép thực hiện kiểmtra tự động, hoàn toàn khách quan và không bị mấtmát dữ liệu bệnh phẩm. Phương pháp ứng dụngcông nghệ tiên tiến này không chỉ cho phép loạitrừ lỗi của con người mà còn nhằm giảm nhu cầutrong đào tạo chuyên sâu, tốn kém về thời gian vàkinh phí, đồng thời nâng cao kỹ năng sử dụng thiếtbị công nghệ hiện đại, có khả năng phát hiện CINvới độ nhạy và độ đặc hiệu cao.

Lịch sử nghiên cứu về điện trở kháng của mô bắtđầu vào năm 1926, khi Fricke và Morse kiểm tradòng điện tích qua các khối u vú. Năm 1949,Langman và Burr tìm thấy những khác biệt đángkể về điện thế truyền qua các mô cổ tử cung khỏemạnh (bình thường) và các mô mắc bệnh (bấtthường). Chỉ đến năm 1990, khi Coppleson ápdụng kỹ thuật quang-điện phát hiện các tổn thươngbệnh lý trong vùng cổ tử cung.

Phương pháp này sử dụng các hiện tượng quangđiện xảy ra khi bề mặt cổ tử cung có sự tiếp xúcvới chùm tia ánh sáng đa bước sóng và điện thế cụthể, để nhận biết rõ:

Phản xạ trực tiếp sóng ánh sáng có chiều dàicụ thể,

Tán xạ ngược sóng ánh sáng có chiều dài cụthể,

Sự phân rã điện tích của đầu vào điện thế đãbiết.

Phản xạ trực tiếp của sóng ánh sáng có chiều dàicụ thể phụ thuộc vào các chỉ số khúc xạ ở khôngkhí và mô. Bản chất của sự phản ánh cho biết vềđịa hình và cấu trúc bề mặt của cổ tử cung, cũngnhư về tính chất ung thư tế bào vảy của lớp bề mặtvà ung thư tế bào tuyến ở kênh cổ tử cung.

Hầu hết các chùm tia phát ra phải chịu nhiều tánxạ và hấp thụ trong mô [7]. Quá trình tán xạ sóngánh sáng lặp lại cung cấp thông tin về cấu trúc củacác mô được phân tích, sự phân bố mạch máu,cũng như trên các tế bào mà chúng được hìnhthành. Các đặc điểm như cường độ và sự phân bốkhông gian của ánh sáng phản xạ thu được khácnhau đối với mô bình thường và mô bất thường cóliên quan đến sự biến đổi bệnh lý. Nghiên cứu liênquan đến phản xạ và sự tán xạ ngược sóng ánhsáng được thiết lập bằng cách áp dụng bước sóngnhư nhau có sự lặp đi lặp lại, có thể dự đoán được,và thay đổi của các thông số thu được tương quanvới mức độ bệnh lý cổ tử cung.

Đặc điểm các thông số điện của mô phụ thuộc vàotính chất của từng loại tế bào cấu thành chúng vàcác đặc điểm nội mô của tử cung. Tính dẫn điệncủa một tế bào đơn là cần thiết để đánh giá cáctính chất điện của tế bào chất, màng tế bào và cácyếu tố khác.

Các tế bào chất có thể được xử lý như một hệthống keo đa pha gồm một loạt các phân tử phânhủy. Nó cho thấy các đặc tính của chất điện phânphức tạp, trong đó một số hạt tạo ra một môitrường phân tán, trong khi những hạt khác tạothành một pha phân tán. Độ dẫn điện cũng phụthuộc vào cấu trúc các ion khác nhau trong tế bào,cũng như sự di chuyển của chúng. Màng xuyênqua lớp lipid là chất cách điện, kết hợp với chứcnăng chất trong và ngoài tế bào như một tụ điện.Các yếu tố hình thái khác hoạt động như chất bándẫn.

Mỗi mô sinh học có một sức trở kháng nhất địnhvà phản ứng của các thành phần riêng lẻ của môhoặc tế bào phụ thuộc vào tính chất điện dungphân rã này [8]. Các mô bình thường so với cácmô biến đổi bệnh lý được đặc trưng bởi một giá trịtrở kháng khác [9]. Phân tầng biểu mô vảy và biểumô tuyến được đặc trưng bởi trở kháng có ảnhhưởng hoàn toàn khác nhau, được so với mô bịviêm có sự thay đổi dị sản hoặc ung thư [10].


DOI: 10.2478/s11772-001-0040-4

4



Việc đánh giá cấu trúc màng nhầy bằng kỹ thuậtquang-điện có thể thực hiện bằng cách sử dụngcảm biến quang ghi lại các bước sóng của ánhsáng nhìn thấy, ánh sáng hồng ngoại khác nhaucũng như bộ cảm biến sinh học được sử dụng đểkích thích điện biểu mô với tần số 14 xung mỗigiây. Thiết bị quang điện đo chùm ánh sáng phảnxạ, tán xạ trở lại, và đo phản ứng điện là xung điệntuần hoàn được thay đổi bởi mô bình thường hoặcmô biến đổi bệnh lý.

Thông tin dưới dạng chùm tia tán xạ, phản xạ vàxung điện trở về được lọc, được ưu tiên so sánhvới mẫu mô đặc trưng và được phân tích bằngmáy tính. Yếu tố cuối cùng của phân tích là sosánh với mẫu mô có sẵn, đặc trưng cho một bệnhnhân cụ thể với một mô hình đường cong. Môhình đường cong là một tập hợp các thông sốchính thu được từ các phụ nữ có nguồn gốc, chủngtộc, tuổi tác khác nhau v.v.. [11]. Dữ liệu khối thuthập được trong thư viện thuật toán là tập hợp cácdữ liệu quang-điện tiêu chuẩn từ các nghiên cứu ởphụ nữ với nhiều loại bệnh lý cổ tử cung, đặc biệtlà với những thay đổi CIN và ung thư xuất phát từbiểu mô vảy và biểu mô tuyến. Mỗi “mẫu mô đặctrưng” của mỗi phụ nữ đều thu được một loại tínhiệu quang điện đặc biệt được hình thành, đượcxác nhận bằng phương pháp phân tích cổ tử cung,tế bào học và mô học. Đánh giá quang-điện củabiểu mô cổ tử cung thu được trong thời gian thựclà mục tiêu đạt được thông qua tự động hóa vàtránh lỗi chủ quan tiêu biểu trong chẩn đoán tế bàohọc.

Thừa nhận tính hữu ích của kỹ thuật quang-điệnđể phát hiện ung thư cổ tử cung trong các công tácdự phòng, sàng lọc cộng đồng có thể làm thay đổiđáng kể tình trạng chất lượng thấp trong việc pháthiện sớm ung thư nội mạc cổ tử cung.

2. Mục tiêu

Đánh giá tính hữu ích của kỹ thuật quang-điệntrong phát hiện ung thư nội mô cổ tử cung và ungthư cổ tử cung.

2.1. Mục tiêu cụ thể

Đánh giá độ nhạy và độ đặc hiệu của kỹ thuậtquang-điện khi được sử dụng để phát hiệnung thư nội mạc cổ tử cung và ung thư cổ tửcung.

Xác định mối quan hệ giữa chỉ số đường biênpNOR và độ nhạy và độ đặc hiệu của kỹ thuậtquang-điện.

3. Đối tượng tham gia nghiên cứu

Trong giai đoạn từ tháng 8 năm 2006 đến tháng 12năm 2008, một nghiên cứu lâm sàng đã được thựchiện trên 293 phụ nữ đã có kết quả xét nghiệm tếbào học bất thường tại Phòng thí nghiệm củaTrung tâm Ung thư Phụ khoa thuộc Khoa Sản PhụKhoa, Đại học Y Khoa Poznan. Các kết quả bấtthường theo phân loại chẩn đoán Papanicolaoubao gồm: ASC-US, LSIL, ASC-H, HSIL, AGUS,AGC và ung thư. Tất cả các bệnh nhân đều đápứng đủ tiêu chuẩn cho nghiên cứu là người lớnkhông cho con bú, không mang thai, có độ tuổi từ18 đến 81 tuổi. Nghiên cứu được Ủy ban Đạo đứccấp cơ sở của Đại học Y Khoa Poznan phê duyệtsố 178/04. Mỗi bệnh nhân đều được thông tin chitiết về nghiên cứu và chấp thuận đồng ý tham giabằng văn bản. Nghiên cứu được kiểm chứng bằngviệc theo dõi theo thời gian và sinh thiết mù.

4. Phương pháp nghiên cứu

Bệnh nhân được gọi trở lại Phòng thí nghiệm củaTrung tâm Ung thư Phụ khoa thuộc Khoa Sản PhụKhoa, Đại học Y Khoa Poznan với kết quả chuẩnđoán của xét nghiệm Pap’s Smear là bất thường.Sau khi thống kê lại kết quả của các xét nghiệm tếbào học đã từng thực hiện trước đây và thông tintiền sử bệnh án liên quan đến bệnh lý ung thư cổtử cung như tiền sử sản khoa, thời gian kinhnguyệt đầu tiên và cuối cùng, loại thuốc ngừa thaiđược sử dụng và tình trạng hút thuốc lá, sau đóquy trình kiểm tra chẩn đoán được thực hiện nhưsau:


DOI: 10.2478/s11772-001-0040-4

5



Kiểm tra bằng kỹ thuật quang-điện, Soi cổ tử cung, Sinh thiết được chỉ định ở những vùng biến

đổi được xác định từ kỹ thuật TruScreen vàsoi cổ tử cung và đưa ra chẩn đoán tổnthương ở kênh cổ tử cung,

Chuyển các mẫu bệnh phẩm thu thập đượcsang phòng giải phẫu bệnh lý để phân tíchđánh giá.

Kiểm tra bằng kỹ thuật quang-điện được thực hiệntrong trường hợp không thể nhận biết toàn bộ bềmặt cổ tử cung bằng mắt thường về sự hiện diệncủa các tân sinh biểu mô cổ tử cung (CIN), cácthay đổi liên quan đến tế bào ung thư bao gồm sựgia tăng tuần hoàn máu, các biến thể tồn tại bêndưới lớp đáy và mô đệm. Các xét nghiệm bằng kỹthuật quang-điện không được thực hiện ở phụ nữmang thai, trong khi sinh, sau khi sinh, sau khi hóatrị, xạ trị, đã phẫu thuật cổ tử cung trong vòng 3tháng gần đây (Bao gồm: Sinh thiết, khoét chóp,áp lạnh, các phương pháp đốt v.v…)

4.1. Kỹ thuật quang-điện

Sau khi kiểm tra thông tin bệnh nhân trước đó,đánh giá của cổ tử cung âm đạo được hỗ trợ bằngmỏ vịt.

Nghiên cứu sử dụng hệ thống chẩn đoán của kỹthuật quang-điện (TruScreen/Polartechnic) Hình 1.

Thiết bị bao gồm:

Bộ điều khiển trung tâm, Đầu dò với bộ cảm biến quang-điện, Vỏ cảm biến sử dụng một lần (SUS) và thiết

bị hỗ trợ.

Các cảm biến sinh học và bộ điều khiển phân tíchquang-điện được sử dụng trong nghiên cứu của Hệthống kiểm tra TruScreen [12,13]. Thiết bị nàycho phép đánh giá ngay lập tức cấu trúc của màngnền biểu mô đến ranh giới, do đó phân biệt biểumô bình thường với những biến đổi tại chỗ.

Nhận dạng này có được bằng cách so sánh kết quảvới mẫu mô đặc trưng. Mẫu mô đặc trưng này làtập hợp các thông số chính thu được từ kết quả củahơn 3000 phụ nữ được chọn lọc khảo sát có nguồngốc, chủng tộc, tuổi tác khác nhau, với biểu môvảy bình thường, cổ tử cung có bệnh lý và ung thưtuyến.

Kỹ thuật thử nghiệm này rất đơn giản và nhanhchóng. Nó bao gồm một đầu dò cầm tay đặt trêncổ tử cung tử cung để thực hiện việc quét toàn bộbề mặt của biểu mô cổ tử cung. Phương pháp củakỹ thuật này không đau và mất từ 1 đến 2 phút.Đầu dò cầm tay được sử dụng bởi các kỹ thuậtviên để quét cổ tử cung trong quá trình kiểm traTruScreen, được bao bởi vỏ cảm biến sử dụng mộtlần (Single Use Sensor - SUS). Thiết bị sẽ tự độngphản hồi sau khi tiếp xúc với bề mặt cổ tử cung.Thiết bị cũng tự động thông báo để di chuyển đầudò xung quanh cổ tử cung dưới dạng tín hiệu“dừng lại và đi tiếp”. Việc kiểm tra nên bao phủcác khu vực ở vùng chuyển tiếp (TZ). Để có đượckết quả kiểm tra đầy đủ, cần thực hiện ít nhất đầyđủ 15 lần lấy điểm. Số điểm đo tối đa trong mộtlần nghiên cứu là 25.

Mười tám lần quét bao gồm phần cổ trong có thểnhìn thấy từ xa được phủ bằng biểu mô tuyến,vùng chuyển tiếp và bao phủ cổ tử cung âm đạo.


DOI: 10.2478/s11772-001-0040-4

6



Hình 1. Thiết bị quang-điện TruScreen (a) và vỏ cảmbiến sử dụng một lần (b)

4.1.1. Thành phần điện

Kỹ thuật quang-điện sử dụng hệ thống chẩn đoánđiện cực đa chức năng TruScreen, kích thích cổ tửcung với các xung điện ở điện áp 0,8 V và thờigian 350μs. Đường cong phân rã phụ thuộc vàotừng loại mô được kích thích, và đặt trưng cho giátrị trở kháng của mô. Ba điện cực đa chức năng,được sử dụng trong thiết bị, lần lượt gửi các xungđiện đến mô. Khi một trong ba điện cực hoạt độngnhư một máy phát điện tích, hai điện cực kia hoạtđộng như một thiết bị dò và đo điện áp tại một thờiđiểm. Bằng cách sử dụng hai điện cực dò xen kẽtrên các mô, hệ thống điều khiển việc tiếp xúcđúng cách của đầu dò đến toàn bộ bề mặt của cổtử cung, để xác định xem các điểm có được nhậndạng hay không.

Thiết bị này thực hiện tối đa 20 chu kỳ trong mỗigiây. Sau khi hoàn thành 1 điểm kiểm tra, hệthống sẽ đưa ra thông tin báo hiệu cần phải thayđổi vị trí của đầu dò. Đèn LED màu đỏ cho biếtthời gian quá ngắn của việc tiếp xúc đầu dò, màuvàng cho thấy thời gian xử lý của quá trình phântích bề mặt cổ tử cung. Đèn LED màu xanh lá câythông báo về sự cần thiết phải thay đổi vị trí chạm.

Thay đổi các thông số thành phần của điện tích điqua màng nhầy bình thường hoặc có bệnh lý đủ

điều kiện để mô được kiểm tra từ một trong 21nhóm, mỗi nhóm có trở kháng khác nhau.

4.1.2. Thành phần quang học

Kỹ thuật quang-điện sử dụng dãy bước sóng ánhsáng ở ngưỡng nhìn thấy được và ánh sáng hồngngoại. Các nguồn sáng là đèn LED có công suất từ7 đến 130μW. Bốn đèn LED phát ra ánh sáng ở babước sóng khác nhau. Tín hiệu đèn LED thực hiệnkhoảng 14 chu kỳ mỗi giây. Thiết bị quang-điệnsử dụng ba bước sóng ánh sáng khác nhau (ánhsáng hồng ngoại từ 780 nm đến 1 mm, ánh sángđỏ và xanh lục). Khi tiếp xúc với mô, sóng ánhsáng sẽ hấp thụ trực tiếp quá trình phản xạ và tánxạ ngược. Các sóng phản xạ thu được từ đầu dòđược lưu lại để phân tích và cho ra kết quả môbình thường hoặc mô có biến đổi bệnh lý. Thôngtin nhận được sẽ được so sánh với thuật toán và dữliệu được bao gồm một trong 21 nhóm.

5. Các phương pháp thống kê

Tuổi của bệnh nhân được mô tả bằng trung bình sốhọc và độ lệch chuẩn, cũng như giá trị trung bìnhgiữa tối thiểu và tối đa. Để so sánh tuổi trongnhóm nghiên cứu và nhóm đối chứng, xét nghiệmcủa Mann-Whitney được thực hiện. Kết quả xétnghiệm chỉ ra rằng sự khác biệt về tuổi giữa nhómnghiên cứu và nhóm đối chứng không có ý nghĩathống kê, cụ thể là hai nhóm đều đồng nhất về tuổi.

Độ nhạy, độ đặc hiệu, giá trị tiên đoán dương vàgiá trị tiên đoán âm 95% được chỉ định cho cácphương pháp chẩn đoán. Để đánh giá khả năngcủa các thông số chẩn đoán bằng kỹ thuật quang-điện cần thực hiện soi cổ tử cung và kiểm chuẩn tếbào, đường cong đặc tính hoạt động (ROC) đểxác định.

Các giả thuyết thống kê đã được xác minh ở mứcý nghĩa với α=0,05. Các tính toán được thực hiệnbằng cách sử dụng gói thống kê StatSoft, Inc.(2007), STATISTICA (Hệ thống phần mềm phântích dữ liệu), v.8.0, công ty đồ thị Instat 3.00 vàphân tích phần mềm.


DOI: 10.2478/s11772-001-0040-4

7



6. Kết quả nghiên cứu

Tỷ lệ chẩn đoán mô bệnh học liên quan đến ungthư trong nghiên cứu 293 phụ nữ được ước tính là32,08% (94/293). Các kết quả được xếp hạng theochẩn đoán mô bệnh học:

38 bệnh nhân có chẩn đoán CIN 1, 23 bệnh nhân có chẩn đoán CIN 2, 21 bệnh nhân có chẩn đoán CIN 3, 8 bệnh nhân ung thư biểu mô tế bào vảy -

Chẩn đoán CA, 4 bệnh nhân ung thư tuyến - Chẩn đoán ACA, 199 bệnh nhân có bệnh lý cổ tử cung âm tính.Tuổi trung bình của bệnh nhân trong dân số chungđược ước tính là 37,1 tuổi (tối thiểu 18, tối đa 81,trung bình 35).

6.1. Kết quả của kỹ thuật quang-điện

Tỷ lệ kết quả bình thường và bất thường đối vớikỹ thuật quang-điện tại điểm cắt pNOR bằng 0,5được ước tính là 61% và 39%. Phân tích tất cả cáckết quả thu được từ TruScreen và chẩn đoán môbệnh học cho thấy rằng tỷ lệ phần trăm lớn nhấtbao gồm kết quả âm tính thực và dương tính thực,tương ứng là 54% và 25% so với tổng số. Tỷ lệ kếtquả dương tính giả là 14% và kết quả âm tính giảlà 7% được tìm thấy của tất cả các nghiên cứu.

Việc giảm chỉ số pNOR dưới mức giá trị 0.5,tương ứng với 0.45, 0.4, 0.35, v.v.. dẫn đến sự giatăng tỷ lệ kết quả âm tính giả, giảm độ nhạy vàtăng tính đặc hiệu trong việc phát hiện bệnh lý cổtử cung. Việc tăng giá trị của chỉ số pNOR, tươngứng với 0,55, 0,6, 0,65, v.v… đã làm tăng tỷ lệ kếtquả dương tính giả, tăng độ nhạy và giảm độ đặchiệu của kỹ thuật quang-điện trong việc nhận biếtbệnh lý cổ tử cung.

Độ nhạy của kỹ thuật quang-điện (pNOR = 0.5)đối với chẩn đoán mô bệnh học của ung thư biểumô nội bào ở mức thấp (CIN 1) ước tính là65,79% (Bảng 1).

Phương pháp này có khả năng phát hiện 25 trườnghợp CIN 1 trong nhóm 38 phụ nữ có kết quả chẩnđoán mô học xác nhận về ung thư nội mô cấp thấp.

Trong trường hợp CIN 2, kỹ thuật quang-điệnđược đặc trưng bởi độ nhạy cao hơn so với việcphát hiện CIN 1 lên đến 86,96% (Bảng 1). Trongtổng số 23 phụ nữ có kết quả chẩn đoán mô họcxác nhận CIN 2, kỹ thuật quang-điện cho ra ba kếtquả âm tính giả.

Đối với CIN 3, độ nhạy của kỹ thuật quang-điệnđược xác định là 90,48% (Bảng 1). Phương phápnày cho phép phát hiện 19 trường hợp CIN 3 ở 21phụ nữ có kết quả chẩn đoán mô học xác định CIN3. Độ nhạy của kỹ thuật quang-điện để phát hiệnung thư biểu mô tế bào vảy được ước tính là 100%.Phương pháp này chỉ cho phép phát hiện mộttrường hợp ung thư tuyến trong bốn trường hợpthay đổi mô học được xác nhận trong nhóm quầnthể nghiên cứu là 293 phụ nữ (Bảng 1).

Bảng 1. Độ nhạy của kỹ thuật quang-điện (pNOR = 0.5)để phát hiện CIN1, CIN2, CIN3 và ung thư biểu mô tế

bào vảy và ung thư biểu mô tế bào tuyến.

Kết quảkiểm trabằng kỹthuậtquang-điện

CIN1 CIN2 CIN3 Ungthưbiểumôvảy

Ungthưbiểumôtuyến

Bình thường 13 3 2 0 3

Bất thường 25 20 19 8 1

Độ nhạy 65.79%

86.96%

90.48%

100

%

25

%

Độ nhạy của kỹ thuật quang-điện trong việc pháthiện tổn thương mức thấp trong khu vực biểu môvảy - LGSIL (CIN 1) ước tính là 65,79% (95% Cl;0,49-0,80), trong khi tổn thương ở mức cao -HGSIL (CIN 2, CIN 3) và ung thư biểu mô tế bàovảy lên đến 90,38% (95%Cl, 0,79–0,97) (Bảng 2).


DOI: 10.2478/s11772-001-0040-4

8



Bảng 2. Độ nhạy của kỹ thuật quang-điện (pNOR = 0.5)trong việc phát hiện tổn thương mức thấp (LGSIL), tổnthương mức cao (HGSIL) và ung thư biểu mô vảy.

Kết quả kiểm trabằng kỹ thuậtquang-điện

LGSIL HGSIL + Ung thưbiểu mô tế bào vảy

Chẩn đoán môbệnh học cuối cùng

38 52

Dương tính thật 25 47

Độ nhạy 65.79% 90.38%

Kỹ thuật quang-điện chỉ phát hiện có một trườnghợp ung thư biểu mô tuyến. Tất cả bốn trường hợpung thư biểu mô được phát triển trong biểu mô củaống cổ tử cung.

Độ đặc hiệu của kỹ thuật quang-điện được sửdụng để xác nhận bệnh lý cổ tử cung âm tính đượcước tính là 78,89% ( 95%Cl, 0,73–0,84).

Độ nhạy của kỹ thuật quang-điện trong việc pháthiện tất cả các mức độ bệnh lý của biểu mô vảy,ngoại trừ bệnh lý trong biểu mô tuyến được ướctính là 80% (95%Cl, 0,70–0,87). Giá trị tiên đoándương tính của xét nghiệm chẩn đoán này lên đến63% (95%Cl, 0,54–0,72), và giá trị tiên đoán âmđược ước tính là 90% (95% Cl, 0,84–0,94).

Việc đánh giá sự phù hợp của kỹ thuật quang-điệntrong việc phát hiện tổn thương mức cao (HGSIL)và ung thư biểu mô tế bào vảy, được xác định tạiđường cong đặc tính hoạt động (ROC) (Hình 2).Diện tích dưới đường cong được ước tính là 0,88(95%Cl 0,84–0,92), cho thấy giá trị chẩn đoán caocủa xét nghiệm này trong việc phát hiện tổnthương mức cao HGSIL và ung thư biểu mô tế bàovảy.

Hình 2. Đường cong ROC của kỹ thuật quang-điệnđược sử dụng trong việc phát hiện tổn thương

mức cao - HGSIL và ung thư biểu mô tế bào vảy.

7. Thảo luận

Báo cáo đầu tiên về sự phù hợp của phương phápsử dụng thiết bị quang-điện Polarprobe của Giáosư Coppleson, được giới thiệu vào năm 1994. Nhànghiên cứu này hiện được công nhận như là mộttrong những người sáng lập phương thức soi cổ tửcung theo hướng hiện đại. Hướng dẫn của ông vềtrình độ và các điều kiện cho việc thực hiệnnghiên cứu, do đó, được gọi là "điều kiện tiêuchuẩn của Coppleson" có hiệu lực đến ngày hômnay. Kỹ thuật quang-điện được áp dụng bởi Giáosư Coppleson để phát hiện ung thư trên cơ sở sosánh cùng với soi cổ tử cung và tế bào học là rấtquan trọng. Nghiên cứu của Giáo sư Copplesonbao gồm một nhóm 183 tình nguyện viên nữ từ 20đến 50 tuổi. Tiêu chí bao gồm là một kết quả bấtthường của Pap’s Smear hoặc soi cổ tử cung. Độnhạy của kỹ thuật quang-điện để xác định CIN 1được ước tính là 88%, trong khi đối với CIN 2 vàCIN 3 ở 91% và 99% đối với ung thư xâm lấn. Độđặc hiệu của kỹ thuật quang-điện sử dụng thiết bịđầu dò điện cực để phát hiện biểu mô vảy bìnhthường phân tầng, ung thư biểu mô, và dị sản sinhlý lần lượt là 94% đối với CIN 1, 97% đối với CIN2, CIN 3 và 86% đối với ung thư xâm lấn [14].


DOI: 10.2478/s11772-001-0040-4

9



Các kết quả thu được trong quá trình nghiên cứunày là nhất quán trong phạm vi độ nhạy với báocáo của Giáo sư Coppleson và xác nhận về lợi thếcủa kỹ thuật quang-điện (TruScreen) trên cácchuẩn đoán tế bào học truyền thống trong quátrình phát hiện bệnh lý cổ tử cung. Độ nhạy của kỹthuật quang-điện đối với tổn thương mức thấpLGSIL trong công trình nghiên cứu hiện tại ướctính là 65,79%, trong khi nghiên cứu của Giáo sưCoppleson là 88%, tổn thương mức cao HGSIL vàung thư biểu mô tế bào vảy ở nghiên cứu này là90,38%, trong khi công trình nghiên cứu của Giáosư Coppleson là 94%.

Trong các nghiên cứu đa trung tâm, được tiếnhành ở Úc và Anh, độ nhạy của kỹ thuật quang-điện để phát hiện các tổn thương mức thấp trongbiểu mô vảy ước tính là 67% (95%Cl, 0,63–0,70),và cho tổn thương mức cao là 70% (95%Cl, 0,67–0,74) [15]. So sánh với độ nhạy của xét nghiệm tếbào học truyền thống ước tính khoảng 45%(95%Cl, 0,41–0,49) đối với tổn thương mức thấpLGSIL và 69% (95%Cl, 0,65–0,72) đối với tổnthương mức cao HGSIL. Độ nhạy trên cho thấytrong các nghiên cứu được tiến hành cho mục đíchcủa bài báo cáo nghiên cứu này đối với tổn thươngLGSIL cao hơn và ước tính là 97,37% (95% CI,0,86–0,99), đối với tổn thương HGSIL và ung thưbiểu mô tế bào vảy ước tính là 96,15% (95%Cl,0,87–0,99). Trong ấn phẩm được trích dẫn củaGiáo sư Singer và cộng sự, độ đặc hiệu của kỹthuật quang-điện và xét nghiệm tế bào học đượcsử dụng để phát hiện ung thư cổ tử cung trong nộimạc cổ tử cung và ung thư cổ tử cung được ướctính tương ứng là 81% (95%Cl, 0,78–0,84) và95% (95% CI, 0,94–0,96). Độ nhạy của sự kết hợpthử nghiệm giữa 02 phương pháp là chuẩn đoán tếbào học và kỹ thuật quang-điện cho tổn thươngmức thấp LGSIL được ước tính là 87% (95%Cl,0,84-0,89), đối với tổn thương mức cao HGSIL là93% (95%Cl, 0,91–0,95). Độ đặc hiệu của các xétnghiệm kết hợp này được ước tính là 80% (95%Cl,0,76–0,84).

Trong nghiên cứu của Giáo sư Coppleson và cộngsự năm 1994, thiết bị quang-điện (Polarprobe) đầutiên đã được sử dụng. Độ nhạy của kỹ thuậtquang-điện sử dụng thiết bị đầu dò điện cực đểphát hiện hình thành khối u nội mô cổ tử cungmức thấp được ước tính ở mức 85%, đối với loạitrung bình và mức cao lên đến 90%, trong khi ungthư xâm lấn được ước tính là 99%. Hệ thống kiểmtra Ung thư cổ tử cung TruScreen là một sự pháttriển công nghệ vượt bật về hiệu quả của thiết bịđầu dò điện cực được sử dụng trong nghiên cứuGiáo sư Coppleson [14].

Quá trình thu thập được triển khai trong cácnghiên cứu được thực hiện bởi trung tâm nghiêncứu của chúng tôi trong năm 2008, độ nhạy của kỹthuật quang-điện trong việc phát hiện ung thư nộimô cấp thấp (CIN1) ước tính là 53,33%. Trongtrường hợp của CIN 2, phương pháp này được đặctrưng bởi độ nhạy cao hơn, được ước tính là 80%.Đối với CIN 3 và ung thư biểu mô tế bào vảy, độnhạy của kỹ thuật quang-điện được đánh giá ởmức 100%. Độ đặc hiệu của kỹ thuật quang-điệnđể xác định phụ nữ có bệnh lý cổ tử cung âm tínhđược ước tính là 84% [16].

Độ nhạy của kỹ thuật quang-điện trong quần thểnghiên cứu cho mục đích của chương trình này làđể xác định tổn thương trong nội mô mức cao -HGSIL (CIN 2, CIN 3) và ung thư biểu mô tế bàovảy được ước tính là 90,38% (95% Cl, 0,79–0,97).Cũng đáng chú ý là thực tế kỹ thuật quang-điệnchỉ phát hiện có một trong bốn trường hợp ung thưtế bào tuyến. Để so sánh, một thử nghiệm về sựhiện diện của các loại vi rút u nhú ở người gây ungthư - HPV DNA HR cho phép phát hiện tất cả bốntrường hợp ung thư biểu mô và ung thư nội mô.Độ đặc hiệu của kỹ thuật quang-điện được sửdụng để xác nhận bệnh lý cổ tử cung âm tính đượcước tính là 78,89% (95%Cl, 0,73–0,84).

Các kết quả thu được xác nhận tính hữu ích củachẩn đoán quang-điện trong việc phát hiện các tổnthương tiền ung thư và ung thư xâm lấn trong biểu


DOI: 10.2478/s11772-001-0040-4

10



mô vảy của cổ tử cung. Khu vực dưới đường congROC của kỹ thuật quang-điện được ước tính là0,88 (95%Cl 0,84–0,92), cho thấy giá trị chẩnđoán cao của xét nghiệm này trong việc phát hiệntổn thương mức cao HGSIL - Ung thư biểu mô tếbào vảy. Kết quả đường cong ROC xác nhận rằngđiểm cắt tốt nhất cho kết quả bình thường và bấtthường là chỉ số pNOR bằng 0,5. Việc chấp nhậngiá trị ngưỡng như vậy của pNOR cho phép cácthông số độ nhạy và độ đặc hiệu tối ưu của kỹthuật quang-điện để phát hiện tổn thương giốngnhư mức cao HGSIL và ung thư biểu mô tế bàovảy cổ tử cung. Kết quả sơ bộ của nhóm các nhànghiên cứu Trung Quốc xác nhận rằng tốt nhấtđiểm cắt là giá trị ngưỡng của chỉ số pNOR bằng0,5. Trong nghiên cứu của Bác sĩ Zhang và cộngsự, độ nhạy của kỹ thuật quang-điện trong mộtnghiên cứu trên 392 phụ nữ để xác định các tổnthương nội mô mức cao HGSIL và ung thư biểumô tế bào vảy được ước tính là 76,47%. Độ đặchiệu của kỹ thuật quang-điện để xác định phụ nữcó bệnh lý cổ tử cung âm tính lên đến 77,27% [17].

Những phát triển mới trong công nghệ cảm biếnvà hệ thống xử lý dữ liệu tiên tiến cho phép xácđịnh quá trình biến đổi tự nhiên với biểu mô cổ tửcung bất thường. Tự động hóa các lợi ích theo tiêuchuẩn hóa nhằm gia tăng và kiểm soát chất lượngtừ các chương trình sàng lọc và kiểm tra.

Phương pháp này cho kết quả trong thời gian thực(Real-time), làm giảm đáng kể thời gian của việccó được một kết quả kiểm tra dứt khoát và rõ rànggiảm thiểu số lần yêu cầu kiểm tra, theo dõi. Hyvọng rằng những lợi ích này sẽ thúc đẩy nhanhviệc phát triển nghiên cứu ứng dụng thêm về loạicông nghệ chẩn đoán này trong y khoa cho cácbệnh lý khác. Có thể nói rằng các thiết bị ứngdụng thời gian thực có cơ hội trở thành một phầntìm năng bền vững trong công tác dự phòng, sànglọc và ngăn ngừa ung thư cổ tử cung trong nộimạc cổ tử cung và ung thư cổ tử cung.

Việc sử dụng kỹ thuật quang-điện để kiểm tra ởcác nơi trên thế giới có nguồn lực y tế tiếp cận bịhạn chế, chẳng hạn như Châu Phi và Nam Mỹ cóthể làm giảm đáng kể bệnh suất và tử vong củacăn bệnh ung thư cổ tử cung. Thực tế cho thấyviệc thực hiện nhanh chóng và rộng rãi phươngpháp này không đòi hỏi người vận hành thiết bịphải là một bác sĩ có trình độ cao. Quy trình kiểmtra có thể thực hiện hiệu quả bởi một người có khảnăng lấy mẫu tương tự như xét nghiệm tế bào họcđó là một y tá hoặc một nữ hộ sinh. Kết quả xétnghiệm được chuẩn hóa và tự động hóa. Trongnhững lần khám thử nghiệm đầu tiên, phươngpháp này nên dành cho người có trình độ chuyênmôn về bệnh lý phụ khoa ở phụ nữ để có sự đánhgiá chuyên sâu hơn và thực hiện soi cổ tử cung,lấy mẫu sinh thiết hoặc quyết định theo dõi trongvòng một vài năm với phác đồ xử lý thích hợp.Xét nghiệm này có thể rút ngắn đáng kể thời giantính từ lúc có kết quả xét nghiệm sàng lọc bấtthường đến chẩn đoán mô bệnh học cuối cùng. Ởnhiều nước đang phát triển, do thiếu các phòng thínghiệm về tế bào học, nhân viên được đào tạo vàhệ thống sàng lọc chuẩn hóa, thì kỹ thuật quang-điện có thể là lựa chọn kiểm tra nhanh chóng vàkhông tốn kém để thực hiện.

Ở các nước Liên minh Châu Âu như Anh và Ý, kỹthuật quang-điện được sử dụng thay thế lẫn nhauvới xét nghiệm tế bào học cổ tử cung. Năm 2009,Liên bang Nga đã mua khoảng 150 hệ thống thiếtbị TruScreen và tổ chức một loạt các cuộc họp vềphòng ngừa ung thư cổ tử cung và chẩn đoán bằngcách sử dụng kỹ thuật quang-điện. Hiện nay, cónhững thử nghiệm lâm sàng đang diễn ra sử dụngphương pháp này ở Thổ Nhĩ Kỳ.

Trong khoảng ba năm qua đã có một sự mở rộngphạm vi ứng dụng của các kỹ thuật quang-điệnđược sử dụng để phát hiện bệnh lý của cổ tử cungở các nước Châu Á. Trong nhiều phòng khám tưvấn về bệnh lý phụ khoa, bệnh nhân có thể lựachọn giữa xét nghiệm Pap’s Smear truyền thốngvà xét nghiệm theo kỹ thuật quang-điện.


DOI: 10.2478/s11772-001-0040-4

11



Cả kết quả khảo sát cũng như nhiều báo cáo từ tàiliệu khoa học thế giới cho rằng kỹ thuật quang-điện có thể trở thành một công cụ sàng lọc kháchquan, được công nhận cho phép sử dụng trongviệc phát hiện tiền ung thư và ung thư cổ tử cung,cũng như là công cụ dùng để kiểm chứng các kếtquả bất thường của xét nghiệm Pap’s Smear.

Sự hợp tác tìm năng hơn nữa giữa các nhà lâmsàng và sinh vật lý có thể dẫn đến việc phát triểncác hệ thống chẩn đoán chính xác hơn dựa trên kỹthuật quang-điện, cho phép phát hiện sớm các tổnthương tiền ung thư và ung thư cổ tử cung, cũngnhư ung thư ở các cơ quan khác. Đặc biệt thú vị làviệc sử dụng các hệ thống chẩn đoán tương tự nhưvậy trong da liễu được coi là giải pháp tìm năng.

8. Kết luận

Kỹ thuật quang-điện rất hữu ích trong việc pháthiện các tổn thương tiền ung thư biểu mô cổ tửcung và ung thư tế bào vảy cổ tử cung.

Độ nhạy của kỹ thuật quang-điện đối với tổnthương mức thấp LGSIL được ước tính là 65,79%,trong khi đối với các tổn thương mức cao HGSILvà ung thư biểu mô tế bào vảy ở mức 90,38%. Độđặc hiệu của kỹ thuật quang-điện được ước tính là78,89%.

Chỉ số pNOR bằng 0,5 cho phép chúng ta có đượccác thông số độ nhạy và độ đặc hiệu tối ưu của cáckỹ thuật quang-điện trong việc phát hiện các tổnthương mức cao HGSIL và ung thư biểu mô tế bàovảy cổ tử cung.

Tài liệu tham khảo1. D. Parkin, P. Pisani, and J. Frelay, “Estimates of theworldwide frequency of 18 major cancers in 1985”, Int. J.Cancer 54, 594–606 (1993).

2. Center of Oncology Maria Sklodowska−Curie MemorialInstitute, Cancer Epidemiology and Prevention Division,National Cancer Registry. http://epid.coi.waw.pl/krn/.

3. D. Parkin, “The global health burden ofinfection−associated cancers in the year 2002”, Int. J. Cancer,118, 3030–3044 (2006).

4. W. Kędzia, M. Schmidt, E. Poręba, A. Goździcka−Józefiak,H.Kędzia, and M. Spaczyński, “Diagnosis of papilloma

viruses in cervical cancer in 414 women from Wielkopolskaregion by the immunohistochemical assessment” Ginekol. Pol.76, 584–554 (2005).

5. J. Walboomers, M. Jacobs, M. Marcel, M. Manos, F.Bosch,J. Kummer, K. Shah, P. Snijders, J. Peto, C. Meijer, and N.Muoz, “Human papillomavirus is a necessary cause ofinvasive cervical cancer worldwide”, J. Pathol. 189, 12–19(1999).

6. R. Richart, “Natural history of cervical intraepithelialneoplasia”, Clin. Obstet. Gynecol. 10, 748 (1968).

7. K. Canfell and C. Chow, “Real−time devices for thescreening and diagnosis of cervical neoplasia”, Part 6BCervical neoplasia: screening, The Cervix, 2nd Edition, 2006.

8. S. Abdul, B. Brown, P. Milnes, and J. Tidy, “The use ofelectrical impedance spectroscopy in the detection of cervicalintraepithelial neoplasia”, Int. J. Gynecol. Cancer 16, 1823–32 (2006).

9. R. Stoy, K. Foster, and H. Schwan, “Dielectric propertiesof mammalian tissues from 0.1 to 100 MHz: a summary ofrecent data”, Phys. Med. Biol. 27, 501–13 (1982).10. D. Jones, R. Smallwood, D. Hose, B. Brown, and D.Walker D, “Modelling of epithelial tissue impedancemeasured using three different designs of probe”, Physiol.Meas. 24, 605–23 (2003).

11. Singer, M. Coppleson, K. Canfell, V. Skladnev, G.Mackellar, N. Pisal, and A. Deery, “A real timeoptoelectronic device as an adjunct to the Pap smear forcervical screening: a multicenter evaluation”, Int. J. Gynecol.Cancer 13, 804–811 (2003).

12. M. Coppleson, B. Reid, V. Skladnev, and J. Dalrymple,“An electronic approach to the detection of pre−cancer andcancer of the uterine cervix: a preliminary evaluation ofPolarprobe”, Int. J. Gynecol. Cancer 4, 79–83 (1994).

13. S. Quek, T. Mould, K. Canfell, A. Singer, V. Skladnev,and M. Coppleson, “The polarprobe−emerging technology forcervical cancer screening”, Ann. Acad. Med. 27, 717–721(1998).

14. M. Coppleson, B. Reid, V. Skladnev, and J. Dalrymple,“An electronic approach to the detection of pre−cancer andcancer of the uterine cervix: a preliminary evaluation ofPolarprobe”, Int. J. Gynecol. Cancer 4, 79–83 (1994).

15. A. Singer, M. Coppleson, K. Canfell, V. Skladnev,G. Mackellar, N. Pisal, and A. Deery, “A real timeoptoelectronic device as an adjunct to the Pap smear forcervical screening: a multicenter evaluation”, Int. J. Gynecol.Cancer 13, 804–811 (2003).

16. D. Pruski, W. Kędzia, M. Przybylski, A. Józefiak, H.Kędzia, and M. Spaczyński, “Assessment of realoptoelectronic method in the detection of cervicalintraepithelial neoplasia”, Ginekol. Pol. 79, 342–6 (2008).

17. X. He, X. Luo, L. Mao, G. Chen, Y. Li, and J. Zhang, “Anoptoelectronic cervical cancer screening system for screeningcervical cancer: comparison with cervical cytology”,Nan Fang Yi Ke Da Xue Xue Bao. 30, 2304–6 (2010)


DOI: 10.2478/s11772-001-0040-4

12



________________________________________________________________________

CÔNG TY TƯ VẤN VÀ DỊCH THUẬT THÀNH LUẬTĐịa chỉ: 59 Ngô Quyền, phường 11, quận 5, Tp Hồ CHí Minh - Điện thoại: 028 39507 664

----------Cam kết dịch đúng nội dung từ bản gốc tiếng Anh sang tiếng Việt đã được sao chụp đính kèm

TP Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 12 năm 2018Giám đốc

Optoelectronic method for detection of cervical intraepithelial neoplasiaand cervical cancer

D. PRUSKI1,2, M. PRZYBYLSKI1, W. KĘDZIA1,2, H. KĘDZIA3, J. JAGIELSKA−PRUSKA2,and M. SPACZYŃSKI1

1Department of Gynecological Oncology, Karol Marcinkowski University of Medical Sciences,10 Fredry Str., 61−701 Poznań, Poland

2Laboratory of Pathophysiology of Uterine Cervix in Gynecology and Obstetrics Clinical Hospital,Karol Marcinkowski University of Medical Sciences, 10 Fredry Str., 61−701 Poznań, Poland

3Pathomorphology Department in Gynecology and Obstetrics Clinical Hospital, Karol MarcinkowskiUniversity of Medical Sciences, 10 Fredry Str., 61−701 Poznań, Poland

The optoelectronic method is one of the most promising concepts of biophysical program of the diagnostics of CIN and cervi−cal cancer. Objectives of the work are evaluation of sensitivity and specificity of the optoelectronic method in the detection ofCIN and cervical cancer. The paper shows correlation between the pNOR number and sensitivity/specificity of the optoelec−tronic method. The study included 293 patients with abnormal cervical cytology result and the following examinations:examination with the use of the optoelectronic method – Truscreen, colposcopic examination, and histopathologic biopsy.

Specificity of the optoelectronic method for LGSIL was estimated at 65.70%, for HGSIL and squamous cell carcinoma ofcervix amounted to 90.38%. Specificity of the optoelectronic method used to confirm lack of cervical pathology was esti−mated at 78.89%.

The field under the ROC curve for the optoelectronic method was estimated at 0.88 (95% CI, 0.84–0.92) which showshigh diagnostic value of the test in the detection of HGSIL and squamous cell carcinoma.

The optoelectronic method is characterised by high usefulness in the detection of CIN, present in the squamousepithelium and squamous cell carcinoma of cervix.

Keywords: optoelectronic method, cervical intraepithelial neoplasia, cervical cancer prevention.

1. Introduction

Cervical cancer is a significant health issue in women world−wide [1]. In terms of number of cases annually registered, cer−vical cancer is respectively the second after breast cancer mostcommon malignancy in women [2]. Worldwide, there are ap−proximately 500 000 new cases of cervical cancer diagnosedeach year. Globally, cervical cancer mortality accounts for275 000 women each year [3]. It is estimated that every minutedoctors diagnose cervical cancer, while worldwide every twominutes one woman dies for this reason. Over 3263 Polishwomen were diagnosed with cervical cancer in 2005, account−ing for 5% of all oncogenic diagnoses in the female popula−tion. Standardized incidence rate of cervical cancer amounts to11.5 and 5.7. In terms of epidemiological rates, Poland ranks inthe middle of the global classification. Epidemiological rates,describing the presence of this tumour, vary depending on geo−graphic location. Most new cases of cervical cancer concern thepopulation in developing countries. The highest incidence ratesmay be observed in Africa, Latin America, and parts of Asia.

The etiology of this cancer is inextricably linked tochronic infection caused by human papillomavirus, espe−cially highly oncogenic types such as HPV 16, 18 [4]. In1996, the World Health Organization has identified infec−tion with oncogenic HPV types 16 and 18 as human carcin−ogen. Worldwide, co−infection with human papilloma viruscan be demonstrated for 99% of diagnosed cases of cervicalcancer [5].

In 1968, Richart introduced the concept of cervical intra−epithelial neoplasia (cervical intraepithelial neoplasia –CIN). The author also put forward the hypothesis that alldysplasias, henceforth called neoplasias carry a potentialrisk of developing cancer [6].

There are three degrees of intraepithelial neoplasia: mild,moderate, and severe (CIN 1, CIN 2, CIN 3, respectively).

The process of developing of cervical intraepithelialneoplasia may take many years. On average, it is estimatedthat it takes 8–10 years, from the infection with humanpapilloma virus to the development of CIN 3. Developmentof cervical cancer as a result of progression on the ground ofneoplasia takes another 3–5 years. Low−grade intraepithelialneoplasia – CIN 1 is often a consequence of incidental, tran−

478 Opto−Electron. Rev., 19, no. 4, 2011

OPTO−ELECTRONICS REVIEW 19(4), 478–485

DOI: 10.2478/s11772−011−0040−4

*e−mail: [email protected]

sient infection with human papilloma virus. Hence, approxi−mately 80% of these changes regress spontaneously in a fewmonths time. Persistent HPV infection with oncogenic typeof virus has a poor prognosis and can lead to the develop−ment of intraepithelial neoplasia of medium or high−gradeand in consequence of cervical cancer.

Despite the development of molecular techniques fordetection of DNA HPV HR and mRNA HPV HR there isa constant demand to increase sensitivity and specificity ofvarious diagnostic tools in detecting cervical lesions. Theideal method of detection shall be characterized by a highsensitivity and specificity of the examination, reaching ap−proximately 100%. This diagnostic tool should guaranteethe detection of lesions on the ground of cervical intra−epithelial neoplasia in sick women. The correct result of thetest, characterized by specificity reaching 100%, would sig−nificantly extend the distance between successive screeningwithout the risk of developing CIN. The test of high valuesof sensitivity and specificity would result in significant sav−ings resources devoted to the implementation of preventiveexaminations. These savings would result directly fromreducing the number of examinations and the decreased per−centage of incorrect diagnostic results. Verification of false−−positive cytological diagnoses became a significant propor−tion of colposcopy and biopsy taken from suspected sites.Population−based diagnostic method for 100%−sensitivityand specificity would lead to a further, significant decreasein morbidity and mortality from cervical cancer, whilereducing the current financial expenses incurred by the statebudget in the implementation of prevention.

In terms of research on CIN identification, there isa need for cost−effective, reproducible and non−invasivemethods, which during a single visit approach will allow thedoctor for a simultaneous detection of pathologies andextension of the diagnostic process. Such solutions are ne−cessary in all developing countries, where there is a difficultaccess to a GP, lack of cytodiagnostic laboratories andappropriately qualified medical personnel. In many placesaround the world there is limited access to a gynecologist.Therefore, there is a need for diagnostic methods, whichwould allow screening by detection of CIN in a real time(“real time device”), which in the course of a single−visitapproach will enable the immediate implementation offurther diagnosis or biopsy of suspicious lesions.

Biophysics is becoming an important field in the area ofcervical cancer prevention and diagnosis. Biophysical met−hods have an advantage over cytology in terms of a lowerpercentage of false positive and negative results, often be−cause of human error. Using biophysical diagnosis for CINdetection allows for the implementation of fully automatedexamination and its archiving. Technologically advancedmethodology allows not only to eliminate human error, butalso aims to reduce the need for complicated, costly andtime−consuming training and continuous upgrading of skillsfor the use of modern research equipment, endowed withhigh sensitivity and specificity in detecting CIN.

The history of research on the tissue impedance began in1926, when Fricke and Morse examined the flow of electriccharge through breast tumours. In 1949, Langman and Burrfound significant differences in electrical potential passingthrough healthy and pathologically changed cervical tis−sues. It was only in 1990, when Coppleson applied the opto−electronic method for the detection of pathological lesionsin the area of the cervix.

The method uses the following optoelectronic pheno−mena that occur when the surface of the cervix is exposed tothe light beam and the electric potential of specific, well−−known parameters:� direct reflection of the light wave of a specific length,� backscattering of the light wave of a specific length,� dissipation of electrical charge of a known potential in−

put.Direct reflection of the light wave of specific length

depends on the refractive indices at air and tissue. Thenature of reflection informs about the topography and sur−face structure of the cervix, as well as about the properties ofthe superficial layers of squamous and adenocarcinoma ofthe distal cervical canal.

Most of the incident beam is subjected to multiple scat−tering and absorption in the tissue [7]. Repeatable process oflight wave scattering provides information on the structureof the analysed tissues, their vascularisation, as well as onthe cells from which they are built. Features such as inten−sity and spatial distribution of the re−emitted, reflected lightare different for normal and pathologically modified tissue.The study involving the reflected light wave and its back−scattering by applying the same parameters of the wave−length is repetitive and predictable, and changes of theobtained parameters correlate with the degree of cervicalpathology.

Characteristics of the electrical parameters of tissuesdepend on the properties of individual cell types which con−stitute them and intracellular features of the matrix. Assess−ing the electrical conductivity of a single cell, it is necessaryto assess electrical properties of the cytoplasm, cell mem−brane and other elements of the morphotic elements.

The cytoplasm may be treated as a multiphase colloidalsystem composed of a variety of dissolved molecules. Itshows characteristics of the complex electrolyte, in whichsome of the particles create a dispersed environment, whileothers constitute a disperse phase. Electrical conductivityalso depends on the composition of various ions in the cellstructure, as well as on their mobility. The membranethrough the lipid layer is an electrical insulator, which incombination with an intra and extracellular substance func−tions as a capacitor. Other morphotic elements function assemiconductors.

Each biological tissue has a definite resistance andreactance, which depends on dielectric properties of theindividual components of this tissue or cells [8]. Normal tis−sues compared to the pathologically changed tissues arecharacterized by a different impedance value [9]. Stratifiedsquamous epithelium and glandular epithelium are charac−

Opto−Electron. Rev., 19, no. 4, 2011 D. Pruski 479

terized by a completely different effective resistance, com−pared to the inflamed tissue with metaplastic or neoplasticchanges [10].

Evaluation of mucous membrane structures using opto−electronic method is possible by using optical sensorsrecording different wavelengths of visible light and infraredlight as well as biosensors used for electrical stimulation ofthe epithelium with a frequency of 14 pulses per second.Optoelectronic apparatus measures the returning, reflected,scattered light beam and the electrical response which isa recurring electrical pulse modified by the normal orpathologically changed tissue.

The information in the form of reflected scattered lightbeam and the returning electrical pulse is filtered, prioritizedaccording to the comparison with the model and analyzedby computer. The final element of the analysis is to comparethe obtained model, characteristic for a given patient witha pattern. The pattern is a set of key parameters obtainedfrom women of various origin, race, age, parity, etc [11].Data gathered in the library are the collection of standardoptoelectronics experience from studies in women with va−rious types of cervical pathology, particularly with CINchanges and cancers deriving from squamous epitheliumand glandular epithelium. Each of these “model” women,obtained a specially developed kind of optoelectronic signa−ture, confirmed by colposcopic, cytological and histologicalanalysis. Optoelectronic evaluation of the cervical epithe−lium obtained in a real time is objective, through itsautomation and avoids human error so characteristic forcytodiagnostics.

Confirmation of the usefulness of optoelectronic met−hods for detecting cervical intraepithelial neoplasia in masspreventive examinations can significantly alter the bad situ−ation in the early detection of cervical intraepithelialneoplasia.

2. Objective

Evaluation of the usefulness of the optoelectronic method indetecting cervical intraepithelial neoplasia and cervical cancer.

2.1. Specific objectives

� Evaluation of sensitivity and specificity of the optoelec−tronic method used to detect cervical intraepithelial neo−plasia and cervical cancer.

� Determination of the relation between the pNOR bordernumber and sensitivity and specificity of the optoelec−tronic method.

3. Material

During the period from August 2006 to December 2008,a study was conducted on 293 women with abnormal cyto−logy results at the Laboratory of Pathophysiology of UterineCervix in Gynaecology & Obstetrics Clinical Hospital ofPoznań University of Medical Sciences. The abnormal

result in Papanicolaou classification included IIIb, IV, Vand at least twice repeatable cytological diagnosis of IIIa. InTBS system, abnormal results included following cytologi−cal diagnosis: ASC−US, LSIL, ASC−H, HSIL, AGUS, AGCand cancer. All patients eligible for the study were adult, notbreastfeeding and not pregnant. Patients were at agebetween 18 and 81. The study was approved by the Bio−ethics Committee of the University No 178/04. Each patientprovided a written consent. Conducted studies wereprospective and blinded.

4. Study methodology

In patients directed to the Laboratory of Pathophysiology ofUterine Cervix in Gynaecology & Obstetrics Clinical Hos−pital of Poznań University of Medical Sciences because ofabnormal Pap smear evaluation, after collecting the medicalhistory focused on past oncological diseases with particularregard to CIN and cervical cancer, information about theresults of previous cytological examinations, includingobstetric history, time of first and last menstrual period, typeof contraception used and smoking, diagnostic tests wereperformed in the following order:� examination with the optoelectronic method,� colposcopy,� guided biopsy of the changed places identified in the re−

sult of the above mentioned methods and the perfor−mance of diagnostic abrasion of cervical canal,

� transfer of the collected material to the pathomorpho−logical study.Departing from the optoelectronic diagnostics took

place in case of inability to visualize the entire surface of thecervical disc, bleeding changes and in the presence of largeNaboth’s cysts. Examinations using optoelectronic methodwere not performed in women who were pregnant, in child−birth, after radio and phototherapy, subjected to cervicalsurgery within 3 months time (biopsy, conization, etc.).

4.1. Optoelectronic method

After previous subjective examination, assessment of thevaginal cervix in the speculum was performed.

The study used diagnostic system of the optoelectronicmethod – Truscreen (Polartechnics) (Picture 1).

The device consists of:� computer console,� head with optoelectronic biosensors,� disposable single use only sheath and additional equip−

ment.Used in the study Truscreen diagnostic system is based

on the use of biosensors and optoelectronic computer analy−sis [12,13]. The device allows for an immediate assessmentof the structure of epithelial basement membrane to theboundary, thus differentiating normal epithelium fromchanges in situ.

This identification is possible by comparing the resultswith the model. The pattern is a set of key parameters

Optoelectronic method for detection of cervical intraepithelial neoplasia and cervical cancer

480 Opto−Electron. Rev., 19, no. 4, 2011 © 2011 SEP, Warsaw

obtained from 3 000 surveyed women of various origin,race, age, with normal and pathological squamous epithe−lium and cervical adenocarcinoma.

The technique of testing is simple and fast. It consistsof a precision tip applicator placed on the uterine cervix inorder to perform the scan of the entire surface of the epi−thelium. The test is painless and takes 1 to 2 minutes. Thetip, used by the operator to scan the cervix during theTruscreen examination is covered by disposable single useonly sheath – SUS (single use sensor). The device auto−matically responds after contact with the cervical surface.The device also automatically informs of the need to movethe camera around the cervix in form of a “stop and go”signal. The examination should cover the area of transfor−mation zone. In order to obtain the full diagnostic result, atleast 15 full cycles of measurement should be performed.The maximum number of measurement cycles in a singlestudy is 25.

Eighteen scans include visible distal endocervical partcoated with glandular epithelium, a transformation zone andthe shield of the vaginal cervix.

4.1.1. Electrical component

Optoelectronic method uses diagnostic system Truscreenmultifunction electrodes, which stimulate the cervix withelectrical impulses at a voltage of 0.8 V and duration of 350μs. Charge flow curve depends on the type of tissue stimu−lated, that is its impedance. Three multifunctional elec−trodes, which are used in the device, send impulses alter−nately. When one of them acts as a generator of electriccharge, the other two electrodes act as detectors and mea−sure the voltage drop at a time. By using two detectors ina series of alternating load, the system controls the properadhesion of the tip to the entire surface of the cervix, deter−mining whether the series was diagnostic.

The device performs up to 20 subcycles per second.After completing the package of diagnostic cycles, the sys−tem generates information of the need to change the locationof the tip. The red LED indicates too short period of time ofthe tip application, the yellow one shows the duration of theprocess of cervical surface analysis. The green LED informsof the need to change the adhesion place.

Changing the parameters of the component of the elec−trical charge passed through normal or pathological mucousmembrane qualifies the examined tissue to one of 21groups, each of which has different impedance.

4.1.2. Optical component

Optoelectronic method uses a wave of visible light andinfrared light. The sources of light are LEDs at power of 7 to130 μW. Four LEDs emit light at three different wave−lengths. LEDs perform approximately 14 cycles per second.The optoelectronic device uses three different wavelengthsof light (infrared light from 780 nm to 1 mm, the red andgreen light). In contact with the tissue, the lightwaves aresubjected to a direct reflection and multiple backscatter pro−cess. The detectors of scattered waves capture the returninglightwaves of normal or pathological parameters modifiedby the tissue. The information received shall be comparedwith the algorithm and data included in one of 21 groups.

5. Statistic methods

Age of the patients was described by the arithmetic meanand standard deviation, as well as by a median, minimum,and maximum value. For comparison of age in the studygroup and control group, the test of Mann−Whitney was per−formed. Test results indicated that the age difference bet−ween the study group and control group is not statisticallysignificant, namely the two groups are homogeneous interms of age.

Sensitivity, specificity, positive predictive value andnegative predictive value of 95% were indicated for thediagnostic methods. In order to assess the ability of the diag−nostic parameters of the optoelectronic method, colposcopyand cytodiagnostics, receiver operating characteristic curve(ROC) was determined.


Figure 1. Truscreen optoelectronic device (a) and disposable singleuse only sheath (b).

Statistical hypotheses were verified at the level of signif−icance of � = 0.05. Calculations were performed using thestatistical package StatSoft, Inc. (2007), STATISTICA(data analysis software system), v.8.0, Instat 3.00 GraphPadcompany and Analyse−it Software.

6. Study results

The percentage of histopathological diagnoses associatedwith neoplasia in the study of 293 women was estimated at32.08% (94/293). The results are ranked according to thehistopathological diagnosis:� 38 patients with CIN 1 diagnosis,� 23 patients with CIN 2 diagnosis,� 21 patients with CIN 3 diagnosis,� 8 patients with a squamous cell carcinoma – CA diagnosis,� 4 patients with adenocarcinoma – ACA diagnosis,� 199 patients with negative cervical pathology.

The average age of patients in the general populationwas estimated at 37.1 years (minimum 18, maximum 81,median 35).

6.1. Results of optoelectronic method

The percentage of normal and abnormal results for the opto−electronic method at pNOR cut point equal to 0.5 was esti−mated at 61% and 39%. The analysis of all results obtainedby Truscreen and histopathological diagnoses indicates thatthe biggest percentage included true negative and true posi−tive optoelectronic results, which amounted to 54% and25% respectively of the total. The percentage of false−posi−tive results was amounted to 14% and to 7% for false−nega−tive findings of all studies.

Reduction of the pNOR number below 0.5 value, corre−sponding to 0.45, 0.4, 0.35, etc. resulted in the increase in thepercentage of false−negative results, decrease in sensitivityand increase in specificity in detecting cervical pathology. In−creasing the value of pNOR number, respectively to 0.55,0.6, 0.65, etc., has boosted the percentage of false−positive re−sults, increased sensitivity and decreased specificity of theoptoelectronic method for detecting cervical pathology.

Sensitivity of the optoelectronic method (pNOR = 0.5)for histopathological diagnosis of intraepithelial neoplasiaof low grade (CIN 1) was estimated at 65.79% (Table 1).The method allowed for the detection of 25 cases of CIN 1in the group of 38 women with a confirmed diagnosis ofultimate low−grade intraepithelial neoplasia.

In case of CIN 2, the optoelectronic method was charac−terized by higher sensitivity compared to the detection ofCIN 1 which amounted to 86.96% (Table 1). In a populationof 23 women with a confirmed diagnosis of CIN 2, the opto−electronic method was the source of three false−negativeresults.

For CIN 3, the optoelectronic method’s sensitivity wasdetermined to be 90.48% (Table 1). The method allowed forthe detection of 19 cases of CIN 3 in 21 women with a con−firmed diagnosis of CIN 3. Sensitivity of the optoelectronic

method for the detection of squamous cell carcinoma wasestimated at 100%. The method allowed for the detection ofonly one type of adenocarcinoma of the four changes of thistype confirmed histologically in the study group of 293women (Table 1).

Table 1. Sensitivity of the optoelectronic method (pNOR = 0.5) forthe detection of CIN1, CIN2, CIN3 and squamous cell carcinoma

and adenocarcinoma.

Examinationresult by theoptoelectronicmethod

CIN 1 CIN 2 CIN 3Squamous

cellcarcinoma

Adeno−carcinoma

Normal 13 3 2 0 3

Abnormal 25 20 19 8 1

Sensitivity 65.79% 86.96% 90.48% 100% 25%

The optoelectronic method sensitivity for the detectionof low− grade lesions in the area of the squamous epithelium– low−grade – LGSIL (CIN 1) was estimated at 65.79%(95% CI; 0.49–0.80), while for high−grade lesions – HighGrade – HGSIL (CIN 2, CIN 3) and squamous cell carci−noma at 90.38% (95% CI, 0.79–0.97) (Table 2).

Table 2. Sensitivity of the optoelectronic method (pNOR = 0.5) forthe detection of low−grade lesions−(LGSIL) and high−grade lesions

(HGSIL) together with squamous cell carcinoma.

Examination result bythe optoelectronicmethod

LGSIL HGSIL + Squamouscell carcinoma

Number of finalhistopathologicaldiagnoses

38 52

True positive results 25 47

Sensitivity 65.79% 90.38%

The optoelectronic method allowed for the detection ofonly one case of adenocarcinoma. All four cases of adeno−carcinoma developed within the epithelium of the cervicalcanal.

The specificity of the optoelectronic method used toconfirm negative cervical pathology was estimated at78.89% (95% CI, 0.73–0.84).

Sensitivity of the optoelectronic method for the detec−tion of all pathologies of squamous epithelium, excludingpathology within the epithelium was estimated at 80% (95%CI, 0.70–0.87). The positive predictive value of this diag−nostic test amounted to 63% (95% CI, 0.54–0.72), and ne−gative predictive value was estimated at 90% (95% CI,0.84–0.94)

In order to assess the suitability of the optoelectronicmethod for the detection of high−grade lesions (HGSIL) andsquamous cell carcinoma, the receiver operating characte−ristic (ROC) curve was determined (Fig. 1). The area underthe curve was estimated at 0.88 (95% CI 0.84–0.92), whichindicates a high diagnostic value of this test in detectingHGSIL type lesions and squamous cell carcinoma.



7. Discussion

The first report on the suitability of the method using theoptoelectronic device Polarprobe, Coppleson introduced in1994. This researcher is now widely recognized as one ofthe founders of modern colposcopy. His guidelines on thequalifications and the conditions for the implementation ofthe study, so−called, “Coppleson’s conditions” are validtoday as it is. The optoelectronic method applied by Cop−pleson for the detection of neoplasia on a competitive basistogether with colposcopy and cytology is very significant.Coppleson’s study comprised a group of 183 female volun−teers aged between 20 and 50 years. Inclusive criterion wasan abnormal result of Pap smear or colposcopy. The sensi−tivity of the optoelectronic method for identifying CIN 1was estimated at 88%, while for CIN 2 and CIN 3 at 91%and 99% for the invasive cancer. Specificity of the optoelec−tronic method using the Polarprobe device for the detectionof the normal stratified squamous epithelium, adenocarci−noma, and physiological metaplasia were respectively 94%for CIN 1, 97% for CIN 2, CIN 3 and 86% for invasivecancer [14].

The results obtained in the course of the study are con−sistent especially in the range of sensitivity with the Cop−pleson’s report and confirm the advantage of the optoelec−tronic method – Truscreen over the traditional cytodiagnos−tics in the process of detecting cervical pathology. Sensitiv−ity of the optoelectronic method for LGSIL lesions in thepresent work was estimated at 65.79%, while in Copple−son’s study at 88%, for HGSIL lesions and squamous cellcarcinoma at 90.38%, while in Coppleson’s work at 94%.

In multicenter studies, conducted in Australia and theUK, the sensitivity of the optoelectronic method for the

detection of low−grade lesions within squamous epitheliumwas estimated at 67% (95% CI, 0.63–0.70), and forhigh−grade lesions at 70% (95% CI, 0.67–0.74) [15]. Forcomparison, the sensitivity of traditional cytodiagnosticswas estimated at 45% (95% CI, 0.41–0.49) for LGSIL and69% (95% CI, 0.65–0.72) for HGSIL. The sensitivity indi−cated in the studies conducted for the purpose of this paperfor LGSIL lesions is higher, and it is estimated at 97.37%(95% CI, 0.86–0.99), and for a HGSIL lesions and squa−mous cell carcinoma it was estimated at 96.15% (95% CI,0.87–0.99). In the cited publication of Singer et al., thespecificity of the optoelectronic method and cytodiagnosticsused to detect cervical intraepithelial neoplasia and cervicalcancer was estimated at 81% (95% CI, 0.78–0.84) and at95% (95% CI, 0.94–0.96), respectively. Sensitivity of thecombined test, that is cytodiagnostics and optoelectronicmethod for LGSIL lesions was estimated at 87% (95% CI,0.84–0.89), for HGSIL lesions at 93% (95% CI, 0.91–0.95).The specificity of these combined tests was estimated at80% (95% CI, 0.76–0.84).

In the study of Coppleson et al. of 1994, a prototypeoptoelectronic device (Polarprobe) was used. The sensiti−vity of the optoelectronic method using Polarprobe devicefor the detection of low−grade cervical intraepithelaial neo−plasia was estimated at 85%, for medium−grade andhigh−grade it amounted to 90%, while for invasive cancer itwas estimated at 99%. Used in the study, Truscreen systemis a technological development of Polarprobe device used inCoppleson studies [14].

Acquired in terms of studies conducted by our researchcentre in 2008, the sensitivity of the optoelectronic methodin the detection of intraepithelial neoplasia of low grade(CIN1) was estimated at 53.33%. In case of CIN 2, themethod was characterized by higher sensitivity, which wasestimated at 80%. For CIN 3 and squamous cell carcinoma,the sensitivity of the optoelectronic method was assessed at100%. The specificity of the optoelectronic method foridentifying women with negative cervical pathology wasestimated at 84% [16].

Sensitivity of the optoelectronic method in the studypopulation for the purpose of this work, for identificationhigh – level intraepithelial lesions – HGSIL (CIN 2, CIN 3)and squamous cell carcinoma was estimated at 90.38%(95% CI, 0.79–0.97). Also noteworthy is the fact that theoptoelectronic method allowed detection of only one of thefour cases of cervical adenocarcinoma. For comparison,a test for the presence of oncogenic types of humanpapilloma virus – HPV DNA HR allowed for the detectionof all four cases of adenocarcinoma and intracervical can−cer. The specificity of the optoelectronic method used toconfirm negative cervical pathology was estimated at78.89% (95% CI, 0.73–0.84).

The obtained results confirm the usefulness of optoelec−tronic diagnostics for the detection of precancerous lesionsand invasive cancers within the squamous epithelium of thecervix. The area under the ROC curve for the optoelectronicmethod was estimated at 0.88 (95% CI 0.84–0.92), which


Figure 2. ROC curve for the optoelectronic method used for the de−tection of HGSIL lesions – HGSIL and squamous cell carcinoma.

indicates a high diagnostic value of this test in detectinglesions in HGSIL−like and squamous cell carcinoma. Theresulting ROC curve confirmed that the best cutoff point fornormal and abnormal results is the pNOR number whichequals 0.5. Adoption of such a threshold value of pNORallows for optimal sensitivity and specificity parameters ofthe optoelectronic method for detecting HGSIL−like lesionsand cervical squamous cell carcinoma. Preliminary resultsof the team of Chinese researchers confirmed that the bestcutoff point is the threshold value of pNOR which equals0.5. In the study of Zhang et al., the sensitivity of the optoel−ectronic method in a study of 392 women for the identifica−tion of high−grade intraepithelial changes and squamous cellcarcinoma was estimated at 76.47%. The specificity of theoptoelectronics for identifying women with negative cervi−cal pathology amounted to 77.27% [17].

New developments in sensor technology and advanceddata processing system allows for automated identificationof abnormal cervical epithelium. Automation benefits underincreased standardization and quality control of screeningand diagnostic examinations.

Methods, allowing to obtain the result in a real time, sig−nificantly reduce the time of obtaining a definitive diagnosisand clearly minimize the number of required control visits.It is expected that these benefits will accelerate the furtherdevelopment of research on this type of diagnostic techno−logy. Already today it might be said that the real−time typedevices have the chance to become a permanent part of thescreening and diagnosis of cervical intraepithelial neoplasiaand cervical cancer.

The use of automated optoelectronic diagnostics in partsof the world without access to medical care, such as Africaand South America can significantly reduce morbidity andmortality of cervical cancer. Critical to rapid and broadimplementation of this type of diagnosis is the fact that theoperator of the equipment does not have to be a highly quali−fied doctor. The test can successfully execute a person whois able to download the cytology smear, that is, a nurse ora midwife. The test result is standardized and automated.During the first visit the test allows for an instant qualifica−tion of women for further evaluation and implementation ofcolposcopy and targeted specimens or decides to controlwithin a few years with the proper indication of the exami−nation. The test can significantly shorten the time thatelapses from the abnormal screening test to the final histo−pathological diagnosis. In many developing countries, dueto the lack of cytological laboratories, trained personnel anda screening system, the optoelectronic method may be thediagnostics of choice, quick and inexpensive to implement.

In those European Union countries like the UK andItaly, the optoelectronic method is used interchangeablywith cytodiagnostics. In 2009, the Russian Federationacquired approximately 150 Truscreen systems and helda series of meetings on the prevention of cervical cancer anddiagnostics using optoelectronics. Currently, there are on−going clinical trials using this method in Turkey.

Since approximately three years there has been anexpansion of the optoelectronic diagnostics used to detectthe pathology of the cervix in Asian countries. In many con−sulting rooms, patients are able to choose between the tradi−tional Pap smear and optoelectronic diagnostics.

Both the survey results as well as numerous reports fromworld literature argue that the optoelectronic method maybecome a recognized, objective diagnostic tool for thedetection of cervical intraepithelial neoplasia and squamouscell carcinoma of the cervix, as well as the verification ofabnormal Pap smears.

Further cooperation of clinicians and biophysicists maylead to developing more precise diagnostic systems based onoptoelectronic method, which should allow for earlier detec−tion of precancerous lesions and cervical cancer, as well ascancer of other organs. Particularly interesting seems to bethe use of such diagnostic systems in dermatology.

8. Conclusions

Optoelectronic method is highly useful in detecting cervicalintraepithelial neoplasia arising within paraepidermal epi−thelial and squamous cell carcinoma of the cervix.

The sensitivity of the optoelectronic method for LGSILwas estimated at 65.79%, while for a HGSIL and squamouscell carcinoma at 90.38%. The specificity of the optoelec−tronic method used to confirm the absence of cervical pa−thology was estimated at 78.89%.

The pNOR border number equal to 0.5 allows us toobtain optimal sensitivity and specificity parameters ofoptoelectronic methods for detecting changes HGSIL andcervical squamous cell carcinoma.

References

1. D. Parkin, P. Pisani, and J. Frelay, “Estimates of the world−wide frequency of 18 major cancers in 1985”, Int. J. Cancer54, 594–606 (1993).

2. Center of Oncology Maria Sklodowska−Curie Memorial In−stitute, Cancer Epidemiology and Prevention Division, Na−tional Cancer Registry. http://epid.coi.waw.pl/krn/.

3. D. Parkin, “The global health burden of infection−associatedcancers in the year 2002”, Int. J. Cancer, 118, 3030–3044(2006).

4. W. Kędzia, M. Schmidt, E. Poręba, A. Goździcka−Józefiak,H. Kędzia, and M. Spaczyński, “Diagnosis of papilloma vi−ruses in cervical cancer in 414 women from Wielkopolskaregion by the immunohistochemical assessment” Ginekol.Pol. 76, 584–554 (2005).

5. J. Walboomers, M. Jacobs, M. Marcel, M. Manos, F.Bosch, J. Kummer, K. Shah, P. Snijders, J. Peto, C. Meijer,and N. Mu�oz, “Human papillomavirus is a necessary causeof invasive cervical cancer worldwide”, J. Pathol. 189,12–19 (1999).

6. R. Richart, “Natural history of cervical intraepithelial neo−plasia”, Clin. Obstet. Gynecol. 10, 748 (1968).

7. K. Canfell and C. Chow, “Real−time devices for the screen−ing and diagnosis of cervical neoplasia”, Part 6B Cervicalneoplasia: screening, The Cervix, 2nd Edition, 2006.



8. S. Abdul, B. Brown, P. Milnes, and J. Tidy, “The use of elec−trical impedance spectroscopy in the detection of cervicalintraepithelial neoplasia”, Int. J. Gynecol. Cancer 16,1823–32 (2006).

9. R. Stoy, K. Foster, and H. Schwan, “Dielectric properties ofmammalian tissues from 0.1 to 100 MHz: a summary of re−cent data”, Phys. Med. Biol. 27, 501–13 (1982).

10. D. Jones, R. Smallwood, D. Hose, B. Brown, and D. WalkerD, “Modelling of epithelial tissue impedance measured usingthree different designs of probe”, Physiol. Meas. 24, 605–23(2003).

11. Singer, M. Coppleson, K. Canfell, V. Skladnev, G. Mac−kellar, N. Pisal, and A. Deery, “A real time optoelectronicdevice as an adjunct to the Pap smear for cervical screening:a multicenter evaluation”, Int. J. Gynecol. Cancer 13,804–811 (2003).

12. M. Coppleson, B. Reid, V. Skladnev, and J. Dalrymple, “Anelectronic approach to the detection of pre−cancer and cancerof the uterine cervix: a preliminary evaluation of Polar−probe”, Int. J. Gynecol. Cancer 4, 79–83 (1994).

13. S. Quek, T. Mould, K. Canfell, A. Singer, V. Skladnev, andM. Coppleson, “The polarprobe−emerging technology forcervical cancer screening”, Ann. Acad. Med. 27, 717–721(1998).

14. M. Coppleson, B. Reid, V. Skladnev, and J. Dalrymple, “Anelectronic approach to the detection of pre−cancer and cancerof the uterine cervix: a preliminary evaluation of Polar−probe”, Int. J. Gynecol. Cancer 4, 79–83 (1994).

15. A. Singer, M. Coppleson, K. Canfell, V. Skladnev,G. Mackellar, N. Pisal, and A. Deery, “A real time optoelec−tronic device as an adjunct to the Pap smear for cervicalscreening: a multicenter evaluation”, Int. J. Gynecol. Cancer13, 804–811 (2003).

16. D. Pruski, W. Kędzia, M. Przybylski, A. Józefiak, H. Kędzia,and M. Spaczyński, “Assessment of real optoelectronicmethod in the detection of cervical intraepithelial neoplasia”,Ginekol. Pol. 79, 342–6 (2008).

17. X. He, X. Luo, L. Mao, G. Chen, Y. Li, and J. Zhang, “Anoptoelectronic cervical cancer screening system for screen−ing cervical cancer: comparison with cervical cytology”,Nan Fang Yi Ke Da Xue Xue Bao. 30, 2304–6 (2010).


Date post:	29-Aug-2019
Category:	Documents
Upload:	others
View:	1 times
Download:	0 times

Kỹthuậtquang-điệnứngdụngtrongviệcpháthiện...

Documents