Флуоресцентна томография

Най- Флуоресцентна томография е образна техника, която се използва главно в ин виво диагностиката. Тя се основава на използването на флуоресцентни багрила, които служат като биомаркери. Днес процедурата се използва най-вече в изследвания или в пренатални изследвания.

Какво е флуоресцентна томография?

Флуоресцентната томография записва и количествено определя триизмерното разпределение на флуоресцентни биомаркери в биологичните тъкани. Така наречените флуорофори, т.е. флуоресцентните вещества, първоначално абсорбират електромагнитното излъчване в близкия инфрачервен диапазон. Тогава те излъчват радиация отново в малко по-ниско енергийно състояние. Това поведение на биомолекулите се нарича флуоресценция.

Поглъщането и излъчването се извършват в обхвата на дължината на вълната между 700 - 900 nm от електромагнитния спектър. Полиметините се използват най-вече като флуорофори. Това са багрила, които имат съединени електронни двойки в молекулата и поради това са в състояние да абсорбират фотони, за да възбудят електроните. Тази енергия се освобождава отново с излъчване на светлина и генериране на топлина.

Докато флуоресцентното багрило свети, разпределението му в тялото може да се визуализира. Подобно на контрастното вещество, флуорофорите се използват в други процедури за изобразяване. Те могат да се прилагат венозно или перорално, в зависимост от областта на приложение. Флуоресцентната томография също е подходяща за използване при молекулярно изображение.

Функция, ефект и цели

Флуоресцентната томография обикновено се използва в близкия инфрачервен диапазон, тъй като късо вълновата инфрачервена светлина може лесно да преминава през телесната тъкан. Само водата и хемоглобинът са в състояние да абсорбират радиация в този диапазон на дължината на вълната. В типичната тъкан, хемоглобинът е отговорен за приблизително 34 до 64 процента от абсорбцията. Следователно той е определящият фактор за тази процедура.

Има спектрален прозорец в диапазона от 700 до 900 нанометра. Излъчването от флуоресцентните багрила също е в този диапазон на дължината на вълната. Следователно инфрачервената светлина на късата вълна може да проникне добре в биологичната тъкан. Остатъчната абсорбция и разсейването на радиацията са ограничаващи фактори на процедурата, така че нейното приложение остава ограничено до малки обеми тъкан. Днес флуоресцентните багрила от групата на полиметините се използват главно като флуорофори. Тъй като тези багрила се разрушават бавно при излагане, тяхната употреба е значително ограничена. Квантовите точки, направени от полупроводникови материали, са алтернатива.

Това са нанотяла, но те могат да съдържат селен, арсен и кадмий, така че използването им при хора трябва да бъде изключено по принцип. Протеините, олигонуклеотидите или пептидите действат като лиганди за конюгиране с флуоресцентни багрила. В изключителни случаи се използват и не конюгирани флуоресцентни багрила. Флуоресцентното багрило „индоцианин зелено“ се използва като контрастно средство при ангиография при хора от 1959 г. насам. Понастоящем конюгираните флуоресцентни биомаркери не са одобрени за хора. За изследване на приложения за флуоресцентна томография днес се провеждат само експерименти с животни.

Флуоресцентният биомаркер се прилага интравенозно и след това разпределението на багрилото и натрупването му в тъканта, която трябва да се изследва, се изследват по време-разтворен начин. Телесната повърхност на животното се сканира с NIR лазер. Камера записва излъчването, излъчвано от флуоресцентния биомаркер и комбинира изображенията в 3D филм. По този начин може да се следва пътя на биомаркерите. В същото време обемът на маркираната тъкан също може да бъде записан, така че да е възможно да се прецени дали е възможно туморната тъкан. Днес флуоресцентната томография се използва по много начини в предклиничните изследвания. Провежда се интензивна работа и върху възможните приложения в диагностиката на човека.

Тук изследванията играят важна роля за приложението му в диагностиката на рака, особено при рак на гърдата. Предполага се, че флуоресцентната мамография има потенциал за евтин и бърз скринингов метод за рак на гърдата. Още през 2000 г. Schering AG представи модифицирано индоцианиново зелено като контрастно средство за този процес. Тя обаче все още не е одобрена. Обсъжда се също приложение за контрол на лимфния поток. Друга потенциална област на приложение би била използването на метода за оценка на риска при пациенти с рак. Флуоресцентната томография също има голям потенциал за ранно откриване на ревматоиден артрит.

Рискове, странични ефекти и опасности

Флуоресцентната томография има няколко предимства пред някои други техники за изобразяване. Това е силно чувствителна процедура, при която дори най-малките количества флуорофор са достатъчни за изображения. Тяхната чувствителност може да се сравни с процедурите на ядрената медицина PET (позитронно-емисионна томография) и SPECT (компютърна томография с единична фотонна емисия).

В това отношение той дори е по-добър от ЯМР (магнитен резонанс). Освен това флуоресцентната томография е много евтин метод. Това се отнася за инвестицията и експлоатацията на оборудването, както и за провеждането на разследването. Освен това няма излъчване на радиация. Недостатъкът обаче е, че високите загуби от разсейване драстично намаляват пространствената разделителна способност с увеличаване на дълбочината на тялото. Следователно могат да се изследват само малки тъканни повърхности. При хората вътрешните органи не могат да бъдат добре представени в момента. Има обаче опити за ограничаване на ефектите на разсейване чрез разработване на методи, избирателни по време.

Силно разпръснатите фотони са отделени от единствените леко разпръснати фотони. Този процес все още не е напълно развит. Необходими са и допълнителни изследвания в разработването на подходящ флуоресцентен биомаркер. Предишните флуоресцентни биомаркери не са одобрени за хора. Използваните в момента оцветители се разграждат от действието на светлината, което означава значителен недостатък за тяхното използване. Възможни алтернативи са така наречените квантови точки, изработени от полупроводникови материали, но поради съдържанието си на токсични вещества като кадмий или арсен, те не са подходящи за употреба при in vivo диагностика при хора.