Fluorescenčná tomografia je zobrazovacia technika používaná hlavne pri diagnostike in vivo. Je založená na použití žiarivky farbivá ktoré slúžia ako biomarkery. Táto technika sa dnes väčšinou používa vo výskume alebo v prenatálnom štúdiu.
Čo je to fluorescenčná tomografia?
Fluorescenčná tomografia deteguje a kvantifikuje trojrozmerný obraz distribúcia fluorescenčných biomarkerov v biologických tkanivách. Obrázok ukazuje injekciu biomarkeru. Fluorescenčná tomografia deteguje a kvantifikuje trojrozmerný obraz distribúcia fluorescenčných biomarkerov v biologických tkanivách. Najskôr takzvané fluorofory, teda fluorescenčné látky, absorbujú elektromagnetické žiarenie v blízkej infračervenej oblasti. Potom znova vyžarujú žiarenie v mierne nižšom energetickom stave. Toto správanie sa biomolekúl sa nazýva fluorescencia. The vstrebávanie a emisia prebieha v rozsahu vlnových dĺžok medzi 700 - 900 nm elektromagnetického spektra. Ako fluorofory sa zvyčajne používajú polymetíny. Toto sú farbivá ktoré majú v molekule konjugujúce elektrónové páry a sú tak schopné prijímať fotóny na excitáciu elektrónov. Táto energia sa potom opäť uvoľňuje emisiou svetla a tvorbou tepla. Keď fluorescenčné farbivo žiari, je to distribúcia v tele je možné vizualizovať. Fluorofory, podobne ako kontrastné látky, sa používajú pri iných zobrazovacích postupoch. Môžu sa aplikovať intravenózne alebo orálne, v závislosti od oblasti aplikácie. Fluorescenčná tomografia je vhodná aj na použitie pri molekulárnom zobrazovaní.
Funkcia, účinok a ciele
Aplikácia fluorescenčnej tomografie sa zvyčajne uskutočňuje v blízkej infračervenej oblasti, pretože krátkovlnné infračervené svetlo môže ľahko prechádzať cez tkanivo tela. Iba voda a hemoglobín sú schopné absorbovať žiarenie v tomto rozsahu vlnových dĺžok. V typickom tkanive hemoglobín je zodpovedná za približne 34 až 64 percent spoločnosti vstrebávanie. Preto je pre tento postup určujúcim faktorom. K dispozícii je spektrálne okno v rozmedzí 700 až 900 nanometrov. Žiarivkové žiarenie farbivá leží tiež v tomto rozsahu vlnových dĺžok. Preto môže krátkovlnné infračervené svetlo dobre preniknúť do biologického tkaniva. Zvyškové vstrebávanie a rozptyl žiarenia sú limitujúcimi faktormi metódy, takže jej použitie je obmedzené na malé objemy tkaniva. Dnes používané fluorofory sú hlavne fluorescenčné farbivá z polymetínovej skupiny. Pretože sa však tieto farbivá po expozícii pomaly ničia, ich použitie je značne obmedzené. Ako alternatívu možno použiť kvantové bodky vyrobené z polovodičových materiálov. Jedná sa o nanočastice, ktoré však môžu obsahovať selén, arzén a kadmium, takže ich použitie u ľudí musí byť v zásade vylúčené. Proteíny, oligonukleidy alebo peptidy pôsobia ako ligandy na konjugáciu s fluorescenčnými farbivami. Vo výnimočných prípadoch sa používajú aj nekonjugované fluorescenčné farbivá. Napríklad fluorescenčné farbivo „indokyanínová zeleň“ sa používa u ľudí ako a kontrastné činidlo in angiografia od roku 1959. Konjugované fluorescenčné biomarkery nie sú v súčasnosti u ľudí schválené. Preto sa pri aplikačnom výskume fluorescenčnej tomografie dnes vykonávajú iba pokusy na zvieratách. V týchto experimentoch sa fluorescenčný biomarker aplikuje intravenózne a potom sa s časovým rozlíšením skúma distribúcia farbiva a jeho akumulácia v skúmanom tkanive. Povrch tela zvieraťa sa skenuje pomocou NIR laseru. Počas tohto procesu kamera zaznamenáva žiarenie emitované fluorescenčným biomarkerom a zhromažďuje obrázky do 3D filmu. To umožňuje sledovať cestu biomarkeru. Súčasne objem Môže sa tiež zaznamenať značené tkanivo, čo umožňuje odhadnúť, či to môže byť nádorové tkanivo. V predklinických štúdiách sa dnes fluorescenčná tomografia používa rôznymi spôsobmi. Intenzívne sa však pracuje aj na možných aplikáciách v diagnostike človeka. V tejto súvislosti je potrebné preskúmať jeho aplikáciu v roku XNUMX rakovina diagnostika, hlavne pre karcinóm prsníka, hrá významnú rolu. Napríklad fluorescencia mamografia sa predpokladá, že má potenciál byť nákladovo efektívnou a rýchlou skríningovou metódou karcinóm prsníka. Už v roku 2000 spoločnosť Schering AG predstavila modifikovanú indokyanínovú zeleň ako a kontrastné činidlo pre tento postup. Schválenie však zatiaľ nie je k dispozícii. Žiadosť o kontrolu lymfa diskutuje sa aj o toku. Ďalšou možnou oblasťou použitia by bolo použitie postupu na hodnotenie rizika v roku XNUMX rakovina pacientov. Fluorescenčná tomografia má tiež veľký potenciál na včasné zistenie reumatoidu artritída.
Riziká, vedľajšie účinky a nebezpečenstvá
Fluorescenčná tomografia má oproti niektorým iným zobrazovacím technikám niekoľko výhod. Je to vysoko citlivá technika, pri ktorej je na zobrazenie dostatočné aj malé množstvo fluoroforu. Jeho citlivosť je teda porovnateľná s PET v nukleárnej medicíne (pozitrónová emisná tomografia) a SPECT (emisia jedného fotónu počítačová tomografia). V tomto ohľade je to ešte lepšie ako MRI (magnetická rezonancia). Ďalej je fluorescenčná tomografia veľmi lacný postup. To platí pre investície do vybavenia a prevádzku zariadenia, ako aj pre vykonanie skúšky. Okrem toho nedochádza k vystaveniu žiareniu. Nevýhodou však je, že priestorové rozlíšenie sa s rastúcou hĺbkou tela drasticky znižuje kvôli vysokým stratám rozptylom. Preto je možné skúmať iba malé povrchy tkanív. U ľudí je vnútorné orgány sa momentálne nedá dobre zobraziť. Existujú však pokusy o obmedzenie účinkov rozptylu vyvinutím runtime-selektívnych metód. V tomto procese sa silne rozptýlené fotóny oddelia od iba mierne rozptýlených fotónov. Tento proces ešte nie je úplne rozvinutý. Existuje tiež potreba ďalšieho výskumu vývoja vhodného fluorescenčného biomarkeru. Súčasné fluorescenčné biomarkery nie sú schválené na použitie u ľudí. V súčasnosti používané farbivá sa degradujú vystavením svetlu, čo je pri ich použití značnou nevýhodou. Možnou alternatívou sú takzvané kvantové bodky vyrobené z polovodičových materiálov. Avšak vzhľadom na ich obsah toxických látok, ako napr kadmium or arzén, nie sú vhodné na použitie in vivo diagnostiky u ľudí.
