כריתה כירורגית של רקמה סרטנית היא טיפול נפוץ המשמש להפחתת הסבירות להתפשטות הסרטן לרקמות בריאות. עם זאת, היעילות של ניתוח כזה תלויה מאוד ביכולתו של המנתח להבחין בין רקמה סרטנית לבריאה.
ידוע כי הפעילויות המטבוליות של רקמות סרטניות ובריאות שונות באופן משמעותי: לרקמות סרטניות יש לרוב זרימת דם כאוטית בשילוב עם רמות נמוכות של חמצן, או היפוקסיה. עם אזורים היפוקסיים הנפוצים ברקמה סרטנית, זיהוי מדויק של היפוקסיה יכול לעזור להבדיל בין סרטן לרקמה בריאה במהלך הניתוח.
חוקרים מן בית הספר להנדסה תאיר בדארטמות' ו אוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון חוקרים את השימוש בבדיקות פלורסנט להדמיה בזמן אמת של ריכוז החמצן המקומי ברקמה במהלך הניתוח. הם מציגים את הממצאים שלהם ב- כתב העת לאופטיקה ביו-רפואית.
כאשר בדיקות פלורסנט מתרגשות באור, הן חוזרות למצב הקרקע ופולטות אור באנרגיה שונה. מיד עם ההארה, בדיקות פולטות דופק אור אופטי קצר המכונה פלואורסצנציה מהירה. בדיקות מסוימות יכולות גם לייצר אות פלואורסצנטי מושהה זמן מה לאחר ההארה.
למרות שגם אותות הקרינה המאוחרים וגם אותות הקרינה מתפוגגים עם הזמן, אות הקרינה המהירה דועכת במהירות בהשוואה לדעיכה הממושכת של הקרינה המושהית. ניתן לצפות ולנתח את דעיכת אות הקרינה המושהית כדי להבין טוב יותר את הפעילות המטבולית של הרקמה הסמוכה.
הערכת חמצון בזמן אמת
מחבר ראשון ארתור פטסו ועמיתיו השתמשו במערכת הדמיה אופטית כדי לנטר אור הנפלט על ידי הבדיקה המולקולרית האנדוגנית protoporphyrin IX (PpIX) במודל עכבר של סרטן הלבלב שבו נמצאים אזורים היפוקסיים.
החוקרים העניקו את ה-PpIX כמשחה טופולוגית או באמצעות הזרקה לאגף הצד של החיה ויצרו פלואורסצנטיות באמצעות דיודת לייזר מאופנת 635 ננומטר כמקור העירור. הם מצאו כי היחס בין הקרינה המושהית לבין הקרינה המהירה היה פרופורציונלי הפוך ללחץ החלקי החמצן המקומי ברקמה.
העוצמה החלשה של אות הקרינה המושהית הופכת אותו לאתגר טכני לזיהוי. כדי להתגבר על כך, החוקרים השתמשו במערכת הדמיה תלוית זמן המאפשרת ניטור רציף של אות הקרינה בתוך חלונות זמן קטנים בלבד. זה איפשר להם להפחית את זיהוי רעשי הרקע ולנטר במדויק שינויים באות הקרינה המושהית.
ניתוח נוסף הראה כי אות הקרינה המושהית שנרכש מתאי היפוקסיות סרטניים היה גדול פי חמישה מזה שהתקבל מרקמות בריאה ומחומצת היטב. בנוסף, הצוות מצא גם שניתן להגביר את אות הקרינה המושהית על ידי מישוש רקמות (הפעלת לחץ על העור במהלך בדיקה גופנית), מה שמגביר את ההיפוקסיה החולפת ומאפשר ניגוד זמני בין שני האותות.
"מכיוון שלרוב הגידולים יש היפוקסיה מיקרו-אזורית, הדמיית אותות היפוקסיה מ-PpIX מושהית מאפשרת ניגודיות מצוינת בין רקמה רגילה לגידולים", אומר פטסו.
ספקטרוסקופיה מולטי-מודאלית מאתרת גידולי מוח in vivo
החוקרים מסכמים שלניטור הקרינה המאוחרת הנובעת מהפליטה הייחודית של ה-PpIX פרוב הפלורסנט בנוכחות היפוקסיה יש מספר יתרונות בהבחנה בין רקמה בריאה לסרטנית במהלך הניתוח. "רכישת הקרינה המהירה והמעוכבת במחזור רציף מהיר אפשרה הדמיה של רמות החמצן בצורה שאינה תלויה בריכוז ה-PpIX", הם אומרים.
"הטכנולוגיה הפשוטה הנדרשת ויכולת קצב הפריימים המהיר יחד עם הרעילות הנמוכה של PpIX הופכים את מנגנון הניגודיות הזה לתרגום לבני אדם. זה יכול לשמש בקלות בעתיד כמנגנון ניגוד מהותי להדרכה כירורגית אונקולוגית", טוען פטסו.
