Fluorescences tomogrāfija ir attēlveidošanas tehnika, ko galvenokārt izmanto diagnostikā in vivo. Tas ir balstīts uz fluorescējošu izmantošanu krāsvielas kas kalpo kā biomarķieri. Šo paņēmienu tagad galvenokārt izmanto pētījumos vai pirmsdzemdību pētījumos.
Kas ir fluorescences tomogrāfija?
Fluorescences tomogrāfija nosaka un kvantificē trīsdimensiju sadale fluorescējošo biomarķieru bioloģiskajos audos. Attēlā parādīta biomarķiera injekcija. Fluorescences tomogrāfija nosaka un kvantitatīvi nosaka trīsdimensiju sadale fluorescējošo biomarķieru bioloģiskajos audos. Tā sauktie fluorofori, ti, fluorescējošās vielas, vispirms uzsūcas elektromagnētiskais starojums tuvā infrasarkanajā diapazonā. Tad viņi atkal izstaro starojumu nedaudz zemākā enerģijas stāvoklī. Šādu biomolekulu uzvedību sauc par fluorescenci. The absorbcija un emisija notiek viļņu garumu diapazonā no 700 līdz 900 nm no elektromagnētiskā spektra. Polimetīnus parasti izmanto kā fluoroforus. Šie ir krāsvielas kuru molekulā ir konjugējoši elektronu pāri un kas tādējādi spēj pieņemt fotonus elektronu ierosināšanai. Pēc tam šī enerģija atkal izdalās ar gaismas emisiju un siltuma veidošanos. Spīdot fluorescējošai krāsai, tā sadale ķermenī var vizualizēt. Fluorfori, tāpat kā kontrastvielas, tiek izmantoti citās attēlveidošanas procedūrās. Tos var lietot intravenozi vai iekšķīgi, atkarībā no lietošanas jomas. Fluorescences tomogrāfija ir piemērota arī izmantošanai molekulārajā attēlveidošanā.
Funkcija, ietekme un mērķi
Fluorescences tomogrāfijas pielietošana parasti notiek tuvu infrasarkanajā diapazonā, jo īsviļņu infrasarkanā gaisma var viegli šķērsot ķermeņa audus. Tikai ūdens un hemoglobīns spēj absorbēt starojumu šajā viļņu garuma diapazonā. Tipiskos audos hemoglobīns ir atbildīgs par aptuveni 34 līdz 64 procentiem no absorbcija. Tāpēc tas ir noteicošais faktors šai procedūrai. Spektrālais logs ir diapazonā no 700 līdz 900 nanometriem. Fluorescējošā starojums krāsvielas arī atrodas šajā viļņu garuma diapazonā. Tāpēc īsviļņu infrasarkanā gaisma var labi iekļūt bioloģiskajos audos. Atlikums absorbcija un starojuma izkliede ir metodes ierobežojošie faktori, tāpēc tās pielietošana ir ierobežota ar nelielu audu tilpumu. Mūsdienās izmantotie fluorofori galvenokārt ir fluorescējošas krāsvielas no polimetīna grupas. Tomēr, tā kā šīs krāsas pēc iedarbības lēnām tiek iznīcinātas, to lietošana ir ievērojami ierobežota. Kā alternatīvu var izmantot kvantu punktus, kas izgatavoti no pusvadītāju materiāliem. Tie ir nanobody, bet tie var saturēt selēns, arsēns un kadmijs, tāpēc to lietošana cilvēkiem principā ir jāizslēdz. Olbaltumvielasoligonukleīdi vai peptīdi darbojas kā ligandi konjugācijai ar fluorescējošām krāsvielām. Izņēmuma gadījumos tiek izmantotas arī nekonjugētas fluorescējošas krāsvielas. Piemēram, fluorescējoša krāsa “indocianīna zaļš” cilvēkiem ir izmantota kā a kontrastviela in angiogrāfija kopš 1959. gada. Konjugētie fluorescējošie biomarķieri cilvēkiem pašlaik nav apstiprināti. Tāpēc fluorescences tomogrāfijas pētījumu vajadzībām šodien tiek veikti tikai eksperimenti ar dzīvniekiem. Šajos eksperimentos fluorescences biomarķieri lieto intravenozi, un pēc tam laika gaitā izšķiramā veidā pārbauda krāsas sadalījumu un tā uzkrāšanos izmeklējamajos audos. Dzīvnieka ķermeņa virsma tiek skenēta ar NIR lāzeru. Šī procesa laikā kamera reģistrē fluorescējošā biomarķiera izstaroto starojumu un apkopo attēlus 3D filmā. Tas ļauj izsekot biomarķiera ceļu. Tajā pašā laikā tilpums var arī reģistrēt marķēto audu daudzumu, ļaujot novērtēt, vai tie var būt audzēja audi. Mūsdienās fluorescences tomogrāfiju preklīniskajos pētījumos izmanto dažādos veidos. Tomēr intensīvs darbs tiek veikts arī pie iespējamiem pielietojumiem cilvēku diagnostikā. Šajā kontekstā pētījumi par tā piemērošanu XNUMX vēzis diagnostika, īpaši krūts vēzis, spēlē nozīmīgu lomu. Piemēram, fluorescence mammogrāfija tiek uzskatīts, ka tas var būt rentabla un ātra skrīninga metode krūts vēzis. Jau 2000. gadā Schering AG iesniedza modificētu indocianīna zaļo kā a kontrastviela šai procedūrai. Tomēr apstiprinājums vēl nav pieejams. Pieteikums, lai kontrolētu limfa tiek apspriesta arī plūsma. Vēl viena potenciālā piemērošanas joma būtu riska novērtēšanas procedūras izmantošana XNUMX. Gadā vēzis pacientiem. Fluorescences tomogrāfijai ir arī liels potenciāls savlaicīgai reimatoīdā noteikšanai artrīts.
Riski, blakusparādības un bīstamība
Fluorescences tomogrāfijai ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar dažām citām attēlveidošanas metodēm. Tas ir ļoti jutīgs paņēmiens, kurā attēlveidošanai pietiek ar nelielu fluorfora daudzumu. Tādējādi tā jutīgums ir salīdzināms ar kodolmedicīnas PET (pozitronu emisijas tomogrāfija) un SPECT (viena fotona emisija datortomogrāfija). Šajā ziņā tas ir pat pārāks par MRI (magnētiskās rezonanses attēlveidošanas). Turklāt fluorescences tomogrāfija ir ļoti lēta procedūra. Tas attiecas uz ieguldījumiem iekārtās un iekārtu darbībā, kā arī uz pārbaudes veikšanu. Turklāt nav starojuma iedarbības. Tomēr trūkums ir tas, ka telpiskā izšķirtspēja krasi samazinās, palielinoties ķermeņa dziļumam, pateicoties lielajiem izkliedes zudumiem. Tāpēc var pārbaudīt tikai mazas audu virsmas. Cilvēkiem iekšējie orgāni pašlaik nevar labi attēlot. Tomēr ir mēģinājumi ierobežot izkliedes efektu, izstrādājot izpildlaika selektīvās metodes. Šajā procesā stipri izkaisītie fotoni tiek atdalīti no vienīgajiem nedaudz izkliedētajiem fotoniem. Šis process vēl nav pilnībā izstrādāts. Ir vajadzīgi arī turpmāki pētījumi, lai izstrādātu piemērotu fluorescences biomarķieri. Pašreizējie fluorescējošie biomarķieri nav apstiprināti lietošanai cilvēkiem. Pašlaik lietotās krāsvielas noārda gaismas iedarbība, kas ir ievērojams trūkums to lietošanai. Iespējamās alternatīvas ir tā sauktie kvantu punkti, kas izgatavoti no pusvadītāju materiāliem. Tomēr to toksisko vielu satura dēļ, piemēram, kadmijs or arsēns, tie nav piemēroti cilvēku in vivo diagnostikas lietošanai.
