Fluorestsents-tomograafia on pildistamistehnika, mida kasutatakse peamiselt in vivo diagnostikas. See põhineb fluorestsentskasutamisel värvained mis toimivad biomarkeritena. Nüüd kasutatakse seda tehnikat enamasti teadusuuringutes või sünnieelse elu uuringutes.
Mis on fluorestsents-tomograafia?
Fluorestsents-tomograafia tuvastab ja kvantifitseerib kolmemõõtmelise jaotus fluorestseeruvate biomarkerite sisaldus bioloogilistes kudedes. Joonisel on näidatud biomarkeri süstimine. Fluorestsents-tomograafia tuvastab ja kvantifitseerib kolmemõõtmelise jaotus fluorestseeruvate biomarkerite sisaldus bioloogilistes kudedes. Kõigepealt imenduvad nn fluorofoorid ehk fluorestseerivad ained elektromagnetilise kiirguse lähi-infrapuna vahemikus. Seejärel kiirgavad nad veidi kiirguses veidi madalamat energiat. Sellist biomolekulide käitumist nimetatakse fluorestsentsiks. The absorptsioon ja kiirgus toimub lainepikkuste vahemikus 700–900 nm elektromagnetilisest spektrist. Polümetiine kasutatakse tavaliselt fluorofooridena. Need on värvained millel on molekulis konjugeerivad elektronipaarid ja mis on seega võimelised vastu võtma footoneid elektronide ergastamiseks. Seejärel vabaneb see energia koos valguse kiirgamise ja soojuse tekkimisega uuesti. Kui fluorestseeruv värv hõõgub, on selle jaotus kehas saab visualiseerida. Fluorofoore, nagu ka kontrastaineid, kasutatakse teistes pildistamisprotseduurides. Neid võib manustada intravenoosselt või suu kaudu, sõltuvalt kasutusvaldkonnast. Fluorestsents-tomograafia sobib kasutamiseks ka molekulaarsel pildistamisel.
Funktsioon, mõju ja eesmärgid
Fluorestsents-tomograafia rakendamine toimub tavaliselt lähi-infrapuna vahemikus, sest lühilaine infrapunavalgus võib hõlpsasti kehakude ületada. Ainult vesi ja hemoglobiin on võimelised neelama kiirgust selles lainepikkuste vahemikus. Tüüpilises koes hemoglobiin vastutab umbes 34-64 protsendi eest absorptsioon. Seetõttu on see selle protseduuri määrav tegur. Spektraalaken on vahemikus 700 kuni 900 nanomeetrit. Fluorestseeruva kiirgus värvained selles lainepikkuste vahemikus. Seetõttu võib lühilaine infrapunavalgus hästi läbi bioloogilise koe tungida. Jääk absorptsioon ja kiirguse hajumine on meetodit piiravad tegurid, seega on selle rakendamine piiratud väikeste koemahtudega. Praegu kasutatavad fluorofoorid on peamiselt polümetiinirühma fluorestsentsvärvid. Kuna need värvained hävitatakse kokkupuutel aeglaselt, on nende kasutamine märkimisväärselt piiratud. Alternatiivina võib kasutada pooljuhtmaterjalidest valmistatud kvantpunkte. Need on nanokehad, kuid need võivad sisaldada seleen, arseen ja kaadmium, seega tuleb nende kasutamine inimestel põhimõtteliselt välistada. Valgud, oligonukleiidid või peptiidid toimivad fluorestsentsvärvidega konjugeerimise ligandidena. Erandjuhtudel kasutatakse ka konjugeerimata fluorestseeruvaid värvaineid. Näiteks fluorestsentsvärvi “indotsüaniinroheline” on inimestel kasutatud a kontrastaine in angiograafia konjugeeritud fluorestseeruvad biomarkerid ei ole praegu inimestel heaks kiidetud. Seetõttu tehakse fluorestsents-tomograafia rakendusuuringute jaoks täna ainult loomkatseid. Nendes katsetes rakendatakse fluorestsentsi biomarkerit veenisiseselt ja seejärel uuritakse aja jaotusega värvi jaotust ja selle kuhjumist uuritavas koes. Looma kehapind skaneeritakse NIR-laseriga. Selle protsessi käigus salvestab kaamera fluorestseeruva biomarkeri kiiratud kiirguse ja ühendab pildid 1959D-filmiks. See võimaldab jälgida biomarkeri rada. Samal ajal on maht märgistatud koest saab samuti registreerida, mis võimaldab hinnata, kas tegemist võib olla kasvajakoega. Tänapäeval kasutatakse fluorestsents-tomograafiat prekliinilistes uuringutes mitmel viisil. Siiski tehakse intensiivset tööd ka inimeste diagnostika võimalike rakenduste osas. Selles kontekstis uuritakse selle rakendamist XNUMX. Aastal vähk diagnostika, eriti rinnavähk, mängib silmapaistvat rolli. Näiteks fluorestsents mammograafia arvatakse, et see võib olla kulutõhus ja kiire sõelumismeetod rinnavähk. Juba 2000. aastal esitas Schering AG modifitseeritud indotsüaniinrohelise a kontrastaine selle protseduuri jaoks. Kuid kinnitust pole veel saadaval. Taotlus lümf arutatakse ka voolu. Teine potentsiaalne rakendusvaldkond oleks riskihindamismenetluse kasutamine aastal XNUMX vähk patsiendid. Fluorestsents-tomograafial on ka suur potentsiaal reumatoidi varajaseks avastamiseks artriit.
Riskid, kõrvaltoimed ja ohud
Fluorestsents-tomograafial on mitmete muude pildistamisvõtete ees mitmeid eeliseid. See on ülitundlik tehnika, mille puhul pildistamiseks piisab isegi väikestest kogustest fluorofoori. Seega on selle tundlikkus võrreldav tuumameditsiini PET-iga (positronemissiooni tomograafia) ja SPECT (ühe footoni kiirgus kompuutertomograafia). Selles suhtes on see isegi parem kui MRI (magnetresonantstomograafia). Pealegi on fluorestsents-tomograafia väga odav protseduur. See kehtib nii investeeringute kohta seadmetesse ja seadmete töösse kui ka eksami sooritamise kohta. Lisaks puudub kiiritus. Puuduseks on aga see, et ruumiline eraldusvõime langeb suurte hajumiskaotuste tõttu keha sügavuse suurenemisega drastiliselt. Seetõttu saab uurida ainult väikseid koepindu. Inimestel on siseorganid ei saa praegu hästi kujutada. Kuid hajumisefekte on püütud piirata töötamise ajal valikuliste meetodite väljatöötamise abil. Selles protsessis eraldatakse tugevalt hajutatud footonid ainsatest veidi hajutatud footonitest. See protsess pole veel täielikult välja töötatud. Sobiva fluorestsentsbiomarkeri väljatöötamiseks on vaja ka täiendavaid uuringuid. Praegused fluorestsentsbiomarkerid ei ole inimestele heaks kiidetud. Praegu kasutatavad värvained lagunevad valguse käes, mis on nende kasutamisel märkimisväärne puudus. Võimalikud alternatiivid on nn pooljuhtmaterjalidest valmistatud kvantpunktid. Kuid nende mürgiste ainete sisalduse tõttu, näiteks kaadmium or arseen, ei sobi need inimestel in vivo diagnostika kasutamiseks.
