Fluorescenční tomografie je zobrazovací technika používaná hlavně v diagnostice in vivo. Je založen na použití zářivky barviva které slouží jako biomarkery. Tato technika se nyní většinou používá ve výzkumu nebo prenatálních studiích.
Co je to fluorescenční tomografie?
Fluorescenční tomografie detekuje a kvantifikuje trojrozměrný prostor distribuce fluorescenčních biomarkerů v biologických tkáních. Obrázek ukazuje injekci biomarkeru. Fluorescenční tomografie detekuje a kvantifikuje trojrozměrný prostor distribuce fluorescenčních biomarkerů v biologických tkáních. Nejprve absorbují takzvané fluorofory, tj. Fluorescenční látky elektromagnetické záření v blízké infračervené oblasti. Poté znovu vyzařují záření v mírně nižším energetickém stavu. Toto chování biomolekul se nazývá fluorescence. The vstřebávání a emise probíhá v rozsahu vlnových délek mezi 700 - 900 nm elektromagnetického spektra. Polymethiny se obvykle používají jako fluorofory. Tyto jsou barviva které mají v molekule konjugující elektronové páry a jsou tak schopné přijímat fotony k excitaci elektronů. Tato energie se poté znovu uvolňuje s emisemi světla a tvorbou tepla. Jak fluorescenční barvivo svítí, je to distribuce v těle lze vizualizovat. Fluorofory, jako kontrastní látky, se používají při jiných zobrazovacích postupech. Mohou být aplikovány intravenózně nebo orálně, v závislosti na oblasti aplikace. Fluorescenční tomografie je také vhodná pro použití v molekulárním zobrazování.
Funkce, účinek a cíle
Aplikace fluorescenční tomografie obvykle probíhá v blízké infračervené oblasti, protože krátkovlnné infračervené světlo může snadno procházet tělesnou tkání. Pouze voda a hemoglobin jsou schopny absorbovat záření v tomto rozsahu vlnových délek. V typické tkáni hemoglobin je zodpovědný za přibližně 34 až 64 procent z vstřebávání. Proto je pro tento postup určujícím faktorem. K dispozici je spektrální okno v rozsahu 700 až 900 nanometrů. Záření zářivky barviva leží také v tomto rozsahu vlnových délek. Krátkovlnné infračervené světlo proto může dobře pronikat do biologické tkáně. Reziduální vstřebávání a rozptyl záření jsou omezujícími faktory metody, takže její aplikace je omezena na malé objemy tkáně. Dnes používané fluorofory jsou hlavně fluorescenční barviva z polymethinové skupiny. Protože se však tato barviva po expozici pomalu ničí, je jejich použití značně omezené. Jako alternativu lze použít kvantové tečky vyrobené z polovodičových materiálů. Jedná se o nanobody, ale mohou obsahovat selen, arsen a kadmium, takže jejich použití u lidí musí být v zásadě vyloučeno. Proteiny, oligonukleidy nebo peptidy působí jako ligandy pro konjugaci s fluorescenčními barvivy. Ve výjimečných případech se také používají nekonjugovaná fluorescenční barviva. Například fluorescenční barvivo „indokyaninová zeleň“ bylo u lidí používáno jako a kontrastní látka in angiografie od roku 1959. Konjugované fluorescenční biomarkery nejsou v současnosti u lidí schváleny. Proto se pro aplikační výzkum fluorescenční tomografie dnes provádějí pouze experimenty na zvířatech. V těchto experimentech se fluorescenční biomarker aplikuje intravenózně a poté se časově rozlišeným způsobem zkoumá distribuce barviva a jeho akumulace ve zkoumané tkáni. Povrch těla zvířete je skenován pomocí NIR laseru. Během tohoto procesu kamera zaznamenává záření vyzařované fluorescenčním biomarkerem a sestavuje snímky do 3D filmu. To umožňuje sledovat cestu biomarkeru. Současně objem Lze také zaznamenat značenou tkáň, což umožňuje odhadnout, zda se může jednat o nádorovou tkáň. V předklinických studiích se dnes fluorescenční tomografie používá různými způsoby. Intenzivně se však pracuje i na možných aplikacích v lidské diagnostice. V této souvislosti je třeba zkoumat jeho aplikaci v rakovina diagnostika, zejména pro karcinom prsu, hraje významnou roli. Například fluorescence mamografie Předpokládá se, že má potenciál být nákladově efektivní a rychlou screeningovou metodou karcinom prsu. Již v roce 2000 společnost Schering AG představila modifikovanou indokyaninovou zeleň jako a kontrastní látka Schválení však zatím není k dispozici. Žádost o kontrolu nad lymfy diskutuje se také o toku. Další možnou oblastí použití by bylo použití postupu pro hodnocení rizik v roce XNUMX rakovina pacientů. Fluorescenční tomografie má také velký potenciál pro včasnou detekci revmatoidů artritida.
Rizika, vedlejší účinky a nebezpečí
Fluorescenční tomografie má oproti jiným zobrazovacím technikám několik výhod. Jedná se o vysoce citlivou techniku, při které je pro zobrazení dostatečné i nepatrné množství fluoroforu. Jeho citlivost je tedy srovnatelná s PET v nukleární medicíně (pozitronová emisní tomografie) a SPECT (emise jednoho fotonu.) počítačová tomografie). V tomto ohledu je dokonce lepší než MRI (magnetická rezonance). Fluorescenční tomografie je navíc velmi levný postup. To platí pro investice do vybavení a provoz zařízení, jakož i pro provedení zkoušky. Kromě toho nedochází k radiační expozici. Nevýhodou však je, že prostorové rozlišení se s rostoucí hloubkou těla drasticky snižuje kvůli vysokým ztrátám rozptylem. Proto lze zkoumat pouze malé povrchy tkání. U lidí je vnitřní orgány nelze v současné době dobře zobrazit. Existují však pokusy omezit efekty rozptylu vývojem metod výběru za běhu. V tomto procesu jsou silně rozptýlené fotony odděleny od pouze mírně rozptýlených fotonů. Tento proces ještě není plně vyvinut. Rovněž existuje potřeba dalšího výzkumu vývoje vhodného fluorescenčního biomarkeru. Současné fluorescenční biomarkery nejsou schváleny pro použití u lidí. Aktuálně používaná barviva se degradují vystavením světlu, což je pro jejich použití značná nevýhoda. Možnou alternativou jsou takzvané kvantové tečky vyrobené z polovodičových materiálů. Vzhledem k jejich obsahu toxických látek, jako jsou např kadmium or arsen, nejsou vhodné pro použití in vivo diagnostiky u lidí.