Chụp cắt lớp huỳnh quang là một kỹ thuật hình ảnh được sử dụng chủ yếu trong chẩn đoán in vivo. Nó dựa trên việc sử dụng đèn huỳnh quang thuốc nhuộm đóng vai trò là dấu ấn sinh học. Kỹ thuật này hiện nay chủ yếu được sử dụng trong nghiên cứu hoặc các nghiên cứu trước khi sinh.
Chụp cắt lớp huỳnh quang là gì?
Chụp cắt lớp huỳnh quang phát hiện và định lượng ba chiều phân phối của các dấu ấn sinh học huỳnh quang trong các mô sinh học. Hình cho thấy tiêm dấu ấn sinh học. Chụp cắt lớp huỳnh quang phát hiện và định lượng ba chiều phân phối của các dấu ấn sinh học huỳnh quang trong các mô sinh học. Cái gọi là fluorophores, tức là các chất huỳnh quang, lần đầu tiên hấp thụ bức xạ điện từ trong phạm vi cận hồng ngoại. Sau đó, chúng lại phát ra bức xạ ở trạng thái năng lượng thấp hơn một chút. Hành vi này của các phân tử sinh học được gọi là huỳnh quang. Các hấp thụ và sự phát xạ diễn ra trong dải bước sóng từ 700 - 900 nm của quang phổ điện từ. Polymethines thường được sử dụng như fluorophores. đó là thuốc nhuộm có các cặp electron liên hợp trong phân tử và do đó có thể chấp nhận các photon để kích thích các electron. Năng lượng này sau đó được giải phóng một lần nữa cùng với sự phát ra ánh sáng và sự hình thành nhiệt. Khi thuốc nhuộm huỳnh quang phát sáng, phân phối trong cơ thể có thể được hình dung. Fluorophores, giống như chất cản quang, được sử dụng trong các thủ thuật hình ảnh khác. Chúng có thể được áp dụng bằng đường tĩnh mạch hoặc đường uống, tùy thuộc vào khu vực áp dụng. Chụp cắt lớp huỳnh quang cũng thích hợp để sử dụng trong hình ảnh phân tử.
Chức năng, tác dụng và mục tiêu
Ứng dụng của chụp cắt lớp huỳnh quang thường diễn ra trong phạm vi cận hồng ngoại, vì ánh sáng hồng ngoại sóng ngắn có thể dễ dàng đi qua mô cơ thể. Chỉ có nước và huyết cầu tố có khả năng hấp thụ bức xạ trong dải bước sóng này. Trong một mô điển hình, huyết cầu tố chịu trách nhiệm cho khoảng 34 đến 64 phần trăm của hấp thụ. Do đó, nó là yếu tố quyết định thủ tục này. Có một cửa sổ quang phổ trong khoảng 700 đến 900 nanomet. Bức xạ của đèn huỳnh quang thuốc nhuộm cũng nằm trong dải bước sóng này. Vì vậy, ánh sáng hồng ngoại sóng ngắn có thể xuyên qua mô sinh học tốt. Dư hấp thụ và sự tán xạ của bức xạ là các yếu tố hạn chế của phương pháp, do đó ứng dụng của nó bị hạn chế trong các thể tích mô nhỏ. Fluorophores được sử dụng ngày nay chủ yếu là thuốc nhuộm huỳnh quang từ nhóm polymethine. Tuy nhiên, vì những thuốc nhuộm này bị phá hủy chậm khi tiếp xúc, ứng dụng của chúng bị hạn chế đáng kể. Để thay thế, có thể sử dụng các chấm lượng tử làm bằng vật liệu bán dẫn. Đây là những vật thể nano, nhưng chúng có thể chứa selen, Asen và cadmium, vì vậy việc sử dụng chúng ở người về nguyên tắc phải được loại trừ. Protein, oligonucleit hoặc peptit hoạt động như phối tử để liên hợp với thuốc nhuộm huỳnh quang. Trong những trường hợp đặc biệt, thuốc nhuộm huỳnh quang không liên hợp cũng được sử dụng. Ví dụ, thuốc nhuộm huỳnh quang “xanh lục indocyanin” đã được sử dụng ở người như một chất chất tương phản in chụp động mạch từ năm 1959. Các dấu ấn sinh học huỳnh quang liên hợp hiện không được chấp thuận ở người. Do đó, để nghiên cứu ứng dụng chụp cắt lớp huỳnh quang, ngày nay chỉ thực hiện các thí nghiệm trên động vật. Trong các thí nghiệm này, dấu ấn sinh học huỳnh quang được đưa vào tĩnh mạch và sau đó sự phân bố thuốc nhuộm và sự tích tụ của nó trong mô đang được khảo sát được kiểm tra theo cách giải quyết theo thời gian. Bề mặt cơ thể của con vật được quét bằng tia laser NIR. Trong quá trình này, một máy ảnh ghi lại bức xạ phát ra từ dấu ấn sinh học huỳnh quang và tập hợp các hình ảnh thành phim 3D. Điều này cho phép theo dõi đường đi của dấu ấn sinh học. Đồng thời, khối lượng của mô được dán nhãn cũng có thể được ghi lại, giúp bạn có thể ước tính liệu đó có thể là mô khối u hay không. Ngày nay, chụp cắt lớp huỳnh quang được sử dụng theo nhiều cách khác nhau trong các nghiên cứu tiền lâm sàng. Tuy nhiên, công việc chuyên sâu cũng đang được thực hiện trên các ứng dụng có thể có trong chẩn đoán của con người. Trong bối cảnh này, nghiên cứu ứng dụng của nó trong ung thư chẩn đoán, đặc biệt cho ung thư vú, đóng một vai trò nổi bật. Ví dụ, huỳnh quang chụp nhũ ảnh được cho là có tiềm năng trở thành một phương pháp sàng lọc nhanh chóng và hiệu quả về chi phí ung thư vú. Ngay từ năm 2000, Schering AG đã trình bày một màu xanh lục indocyanin được sửa đổi dưới dạng chất tương phản đối với thủ tục này. Tuy nhiên, vẫn chưa có sự chấp thuận. Một ứng dụng để kiểm soát bạch huyết dòng chảy cũng đang được thảo luận. Một lĩnh vực ứng dụng tiềm năng khác sẽ là việc sử dụng quy trình đánh giá rủi ro trong ung thư người bệnh. Chụp cắt lớp huỳnh quang cũng có tiềm năng lớn trong việc phát hiện sớm bệnh thấp khớp viêm khớp.
Rủi ro, tác dụng phụ và nguy cơ
Chụp cắt lớp huỳnh quang có một số ưu điểm so với một số kỹ thuật hình ảnh khác. Đây là một kỹ thuật có độ nhạy cao, trong đó một lượng nhỏ fluorophore cũng đủ để chụp ảnh. Do đó, độ nhạy của nó có thể so sánh với PET trong y học hạt nhân (Chụp cắt lớp phát xạ positron) và SPECT (phát xạ photon đơn lẻ Chụp cắt lớp vi tính). Về mặt này, nó thậm chí còn vượt trội hơn so với MRI (chụp cộng hưởng từ). Hơn nữa, chụp cắt lớp huỳnh quang là một thủ thuật rất rẻ tiền. Điều này áp dụng cho việc đầu tư trang thiết bị và vận hành thiết bị cũng như việc thực hiện kỳ thi. Ngoài ra, không có tiếp xúc với bức xạ. Tuy nhiên, một nhược điểm là độ phân giải không gian giảm mạnh khi chiều sâu vật thể tăng lên do tổn thất tán xạ cao. Do đó, chỉ có thể kiểm tra các bề mặt mô nhỏ. Ở người, Nội tạng hiện không thể được chụp ảnh tốt. Tuy nhiên, có những nỗ lực để hạn chế ảnh hưởng phân tán bằng cách phát triển các phương pháp chọn lọc thời gian chạy. Trong quá trình này, các photon bị tán xạ mạnh được tách ra khỏi các photon chỉ bị tán xạ nhẹ. Quá trình này vẫn chưa được phát triển đầy đủ. Cũng cần có những nghiên cứu sâu hơn trong việc phát triển một dấu ấn sinh học huỳnh quang thích hợp. Các dấu ấn sinh học huỳnh quang hiện tại không được phép sử dụng ở người. Thuốc nhuộm đang được sử dụng hiện nay bị giảm chất lượng do tiếp xúc với ánh sáng, đây là một bất lợi đáng kể cho việc sử dụng chúng. Các lựa chọn thay thế có thể được gọi là cái gọi là chấm lượng tử làm bằng vật liệu bán dẫn. Tuy nhiên, do hàm lượng các chất độc hại của chúng, chẳng hạn như cadmium or Asen, chúng không thích hợp cho việc sử dụng chẩn đoán in vivo ở người.
