Fluorescencinė tomografija

Fluorescencinė tomografija yra vaizdo gavimo technika, daugiausia naudojama in vivo diagnostikoje. Jis pagrįstas fluorescencinių dažų, kurie tarnauja kaip biomarkeriai, naudojimu. Šiandien procedūra dažniausiai naudojama tyrimuose arba prenataliniuose tyrimuose.

Kas yra fluorescencinė tomografija?

Fluorescencinė tomografija registruoja ir kiekybiškai nustato fluorescencinių biomarkerių pasiskirstymą trimačiuose biologiniuose audiniuose. Vadinamieji fluoroforai, t. Y. Fluorescencinės medžiagos, iš pradžių sugeria elektromagnetinę spinduliuotę artimojo infraraudonųjų spindulių diapazone. Tada jie vėl skleidžia radiaciją, būdami šiek tiek mažesnės energijos būklės. Toks biomolekulių elgesys vadinamas fluorescencija.

Sugertis ir spinduliavimas vyksta bangos ilgių diapazone nuo 700 iki 900 nm elektromagnetinio spektro. Polimetiinai dažniausiai naudojami kaip fluoroforai. Tai dažai, kurių molekulėje yra konjuguojančios elektronų poros, todėl jie gali absorbuoti fotonus, kad sužadintų elektronus. Ši energija vėl išleidžiama skleidžiant šviesą ir šilumą.

Kol fluorescenciniai dažai švyti, galima pasimatuoti jų pasiskirstymą kūne. Kaip ir kontrastinės medžiagos, fluoroforai naudojami atliekant kitas vaizdavimo procedūras. Jie gali būti skiriami į veną arba per burną, atsižvelgiant į vartojimo sritį. Fluorescencinė tomografija taip pat tinka naudoti atliekant molekulinius vaizdus.

Funkcija, poveikis ir tikslai

Fluorescencinė tomografija dažniausiai naudojama artimojo infraraudonųjų spindulių diapazone, nes trumpojo bangos infraraudonųjų spindulių šviesa gali lengvai praeiti per kūno audinius. Tik vanduo ir hemoglobinas sugeba absorbuoti radiaciją šiame bangų ilgių diapazone. Įprastame audinyje hemoglobinas sudaro maždaug nuo 34 iki 64 procentų absorbcijos. Todėl tai yra lemiamas šios procedūros veiksnys.

Spektrinis langas svyruoja nuo 700 iki 900 nanometrų. Šviesos fluorescencinių dažų spinduliuotė taip pat yra šiame bangos ilgio diapazone. Todėl trumpųjų bangų infraraudonoji šviesa gali gerai įsiskverbti į biologinį audinį. Likutinė spinduliuotės absorbcija ir išsibarstymas yra ribojantys procedūros veiksniai, todėl jos taikymas lieka tik nedideliais audinių kiekiais. Šiandien kaip fluoroforai daugiausia naudojami fluorescenciniai dažai, priklausantys polimetinų grupei. Kadangi šie dažai lėtai naikinami veikiant, jų naudojimas yra žymiai ribotas. Kvantiniai taškai, pagaminti iš puslaidininkinių medžiagų, yra alternatyva.

Tai nanodalelės, tačiau juose gali būti seleno, arseno ir kadmio, todėl jų naudojimas žmonėms iš esmės turi būti atmestas. Baltymai, oligonukleotidai ar peptidai veikia kaip ligandai konjugacijai su fluorescenciniais dažais. Išimtiniais atvejais taip pat naudojami nekonjuguoti fluorescenciniai dažai. Fluorescencinis dažiklis „indocianino žaliasis“ kaip kontrastinė medžiaga angiografijoje buvo naudojamas žmonėms nuo 1959 m. Konjuguotos fluorescencinės biomarkeriai žmonėms šiuo metu nepatvirtinti. Fluorescencinės tomografijos taikymo tyrimams šiandien atliekami tik eksperimentai su gyvūnais.

Fluorescencinis biomarkeris įpilamas į veną, o dažų pasiskirstymas ir jų kaupimasis tiriamame audinyje tiriamas pagal laiką. Gyvūno kūno paviršius skenuojamas NIR lazeriu. Kamera fiksuoja fluorescencinio biomarkerio skleidžiamą radiaciją ir sujungia vaizdus į 3D filmą. Tokiu būdu galima sekti biomarkerių kelią. Tuo pačiu metu taip pat galima užregistruoti pažymėto audinio tūrį, kad būtų galima įvertinti, ar tai galbūt navikinis audinys. Šiandien ikiklinikinių tyrimų metu fluorescencinė tomografija naudojama įvairiais būdais. Intensyviai dirbama ir dėl galimo žmogaus diagnostikos naudojimo.

Tyrimai vaidina svarbų vaidmenį pritaikant juos vėžio, ypač krūties vėžio, diagnostikoje. Manoma, kad fluorescencinė mamografija turi nebrangų ir greitą krūties vėžio patikros metodą. Jau 2000 m. „Schering AG“ pateikė kontrastinę terpę šiam procesui modifikuotą žalią indocianino žalią. Tačiau jis dar nebuvo patvirtintas. Taip pat aptariama programa limfos tekėjimui valdyti. Kita galima taikymo sritis būtų metodo naudojimas rizikos vėžiu sergantiems pacientams įvertinti. Fluorescencinė tomografija taip pat turi didelę galimybę anksti nustatyti reumatoidinį artritą.

Rizika, šalutinis poveikis ir pavojai

Fluorescencinė tomografija turi keletą pranašumų, palyginti su kai kuriais kitais vaizdavimo būdais. Tai labai jautri procedūra, kurios metu vaizduoti pakanka net mažiausio fluoroforo kiekio. Jų jautrumą galima palyginti su branduolinės medicinos procedūromis PET (pozitronų emisijos tomografija) ir SPECT (vienos fotono emisijos kompiuterinė tomografija).

Šiuo atžvilgiu jis netgi pranašesnis už MRT (magnetinio rezonanso tomografija). Be to, fluorescencinė tomografija yra labai nebrangus metodas. Tai taikoma investuojant į įrangą ir eksploatuojant ją, taip pat atliekant tyrimą. Be to, nėra radiacijos poveikio. Tačiau trūkumas yra tai, kad dideli sklaidos nuostoliai smarkiai sumažina erdvinę skiriamąją gebą didėjant kūno gyliui. Todėl galima ištirti tik mažus audinių paviršius. Žmonėms vidaus organai šiuo metu negali būti gerai reprezentuojami. Tačiau bandoma apriboti išsklaidymo efektą, kuriant laiko atrankos metodus.

Stipriai išsklaidyti fotonai yra atskirti nuo tik šiek tiek išsklaidytų fotonų. Šis procesas dar nėra iki galo išplėtotas. Taip pat reikia atlikti papildomus tyrimus kuriant tinkamą fluorescencinį biomarkerį. Ankstesni fluorescenciniai biomarkeriai žmonėms nepatvirtinti. Šiuo metu naudojami dažikliai yra suskaidomi pagal šviesos poveikį, o tai reiškia, kad jų naudojimas yra labai nepalankus. Galimos alternatyvos yra vadinamieji kvantiniai taškai, pagaminti iš puslaidininkinių medžiagų, tačiau dėl to, kad jie turi toksinių medžiagų, tokių kaip kadmis ar arsenas, jie nėra tinkami naudoti in vivo diagnostikoje žmonėms.