Прогресс, который потенциально может помочь в диагностике рака, новый оптический метод обеспечивает трехмерные изображения кровеносных сосудов с высоким разрешением за счет использования естественных свойств многофотонного поглощения гемоглобина, молекулы красных кровяных телец, которая несет кислород по всему кровотоку. Исследование будет представлено в Балтиморе на выставке CLEO / QELS с 6 по 11 мая.
Новый лазерный метод, разработанный в Университете Дьюка, должен обеспечивать трехмерные изображения кровеносных сосудов в относительно глубоких тканях (до 1 мм, что намного лучше, чем у обычных микроскопов) с разрешением в микронном масштабе (на уровне крови). клеток, что лучше, чем разрешение МРТ) и не требует каких-либо контрастных веществ или флуоресцентных маркеров (в отличие от большинства других методов визуализации сосудов с высоким разрешением).
Клинически метод визуализации потенциально может использоваться для обнаружения распространения рака, поскольку ангиогенез – рост новых кровеносных сосудов из существующих – часто сигнализирует о распространении опухолей. Это может сделать методику удобной и эффективной для диагностики таких заболеваний, как меланома, самая смертоносная форма рака кожи. Этот метод позволяет отображать кровеносные сосуды на миллиметр ниже поверхности. Изучение кровеносных сосудов чуть ниже кожных новообразований было бы очень полезно для различения злокачественных и доброкачественных опухолей кожи и устранило бы острую необходимость в биопсии кожи, что особенно полезно, если есть несколько подозрительных участков, которые необходимо исследовать.
Поскольку гемоглобин сильно сконцентрирован в эритроцитах, визуализация мест, где встречается эта молекула, может картировать распределение эритроцитов и выявить сами сосуды. Если визуализация выполняется достаточно быстро, исследователи могут делать снимки кровотока в отдельных сосудах. Выходя за рамки простой визуализации, этот метод может обнаружить разницу между гемоглобином, несущим кислород (оксигемоглобин), и гемоглобином без кислорода (дезоксигемоглобин). Это важно для мониторинга опухолей, потому что состояние оксигенации вокруг раковой ткани, а также размер и плотность кровеносных сосудов вокруг опухоли могут предоставить много информации о прогрессировании опухоли и ее реакции на противораковые препараты.
В этом методе два лазера с разными длинами волн (цветами) посылают ультракороткие импульсы (длительностью всего фемтосекунду или квадриллионную долю секунды) на кровеносный сосуд. Гемоглобин поглощает свет обоих этих лазеров одновременно в процессе, известном как "двухфотонное поглощение," а затем испускает сигналы, которые могут быть обнаружены для создания образа. Один "насос" лазер повышает (возбуждает) молекулы гемоглобина до более высокого энергетического состояния. Другой "зонд" лазер контролирует гемоглобин после возбуждения. Иногда лазер накачки выключен и двухфотонное поглощение отсутствует. Вычитая сигнал из "выключенный" состояние из "на" состояние (когда происходит двухфотонное поглощение), исследователи удаляют нежелательный рассеянный свет из данных и могут получать высококачественные сигналы от молекул гемоглобина.
Чтобы составить карту распределения гемоглобина, исследователи сканируют лазерные лучи по образцу, и этот процесс позволяет выявить очертания и контуры кровеносных сосудов. Делая изображения на разной глубине и накладывая эти изображения слой за слоем, исследователи могут реконструировать трехмерные изображения кровеносных сосудов.
Основным преимуществом этого метода является то, что он "без этикеток," Это означает, что он не требует добавления флуоресцирующих молекул, а скорее зависит от присущих ему светопоглощающих свойств гемоглобина. Хотя этот метод был продемонстрирован in vitro (путем вырезания образцов ткани и визуализации сосудов на стеклянной посуде), визуализация живого тела возможна либо для сосудов глубиной до миллиметра ниже поверхности, либо с помощью минимально инвазивных зондов, которые разработан в различных лабораториях, может быть введен в организм.
Источник: Оптическое общество Америки