การผ่าตัดชำแหละเนื้อเยื่อมะเร็งเป็นวิธีการรักษาทั่วไปที่ใช้เพื่อลดโอกาสที่มะเร็งจะแพร่กระจายไปยังเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดี อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของการผ่าตัดดังกล่าวขึ้นอยู่กับความสามารถของศัลยแพทย์ในการแยกความแตกต่างระหว่างเนื้อเยื่อที่เป็นมะเร็งและเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดี
เป็นที่ทราบกันว่ากิจกรรมเมแทบอลิซึมของเนื้อเยื่อมะเร็งและเนื้อเยื่อปกตินั้นแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ: เนื้อเยื่อมะเร็งมักจะมีการไหลเวียนของเลือดที่วุ่นวายร่วมกับระดับออกซิเจนต่ำหรือภาวะขาดออกซิเจน ด้วยบริเวณที่ขาดออกซิเจนซึ่งพบได้ทั่วไปในเนื้อเยื่อมะเร็ง การระบุภาวะขาดออกซิเจนที่ถูกต้องสามารถช่วยแยกมะเร็งออกจากเนื้อเยื่อปกติในระหว่างการผ่าตัด
นักวิจัยจาก Thayer School of Engineering ที่ดาร์ทเมาท์ และ มหาวิทยาลัยวิสคอนซินแมดิสัน กำลังตรวจสอบการใช้หลอดฟลูออเรสเซนต์สำหรับการถ่ายภาพแบบเรียลไทม์ของความเข้มข้นของออกซิเจนเฉพาะที่ในเนื้อเยื่อระหว่างการผ่าตัด พวกเขานำเสนอสิ่งที่ค้นพบใน วารสารชีวการแพทย์ทัศนศาสตร์.
เมื่อโพรบเรืองแสงถูกกระตุ้นด้วยแสง โพรบจะกลับสู่สถานะพื้นและเปล่งแสงด้วยพลังงานที่ต่างกัน ทันทีที่มีการส่องสว่าง หัววัดจะปล่อยแสงพัลส์แสงสั้นๆ ที่เรียกว่าพรอมต์ฟลูออเรสเซนต์ โพรบบางตัวยังสามารถสร้างสัญญาณการเรืองแสงที่หน่วงเวลาหลังจากการส่องสว่าง
แม้ว่าสัญญาณการเรืองแสงทั้งแบบทันทีและแบบล่าช้าจะสลายตัวเมื่อเวลาผ่านไป สัญญาณการเรืองแสงแบบทันทีจะสลายตัวอย่างรวดเร็วเมื่อเปรียบเทียบกับการสลายตัวของสารเรืองแสงแบบล่าช้าที่ยืดเยื้อ การสลายตัวของสัญญาณเรืองแสงที่ล่าช้าสามารถสังเกตและวิเคราะห์เพิ่มเติมเพื่อให้เข้าใจกิจกรรมการเผาผลาญของเนื้อเยื่อใกล้เคียงได้ดียิ่งขึ้น
การประเมินออกซิเจนตามเวลาจริง
ผู้เขียนคนแรก อาเธอร์ เปตุสโซ และเพื่อนร่วมงานใช้ระบบถ่ายภาพด้วยแสงเพื่อตรวจสอบแสงที่ปล่อยออกมาจาก protoporphyrin IX (PpIX) ของโมเลกุลภายนอกในแบบจำลองเมาส์ของมะเร็งตับอ่อนที่มีบริเวณที่มีภาวะขาดออกซิเจน
นักวิจัยใช้ PpIX ในรูปแบบทอพอโลยีครีมหรือฉีดเข้าที่สีข้างของสัตว์ และสร้างสารเรืองแสงโดยใช้เลเซอร์ไดโอดมอดูเลตขนาด 635 นาโนเมตรเป็นแหล่งกระตุ้น พวกเขาพบว่าอัตราส่วนของการเรืองแสงที่ล่าช้าต่อการเรืองแสงนั้นแปรผกผันกับความดันบางส่วนของออกซิเจนในเนื้อเยื่อ
ความเข้มอ่อนของสัญญาณฟลูออเรสเซนซ์ที่ล่าช้าทำให้ตรวจจับได้ยากในทางเทคนิค เพื่อเอาชนะสิ่งนี้ นักวิจัยได้ใช้ระบบการถ่ายภาพแบบจำกัดเวลา ซึ่งช่วยให้สามารถตรวจสอบสัญญาณเรืองแสงได้ตามลำดับภายในกรอบเวลาขนาดเล็กเท่านั้น สิ่งนี้ทำให้สามารถลดการตรวจจับเสียงรบกวนรอบข้างและตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณเรืองแสงที่ล่าช้าได้อย่างแม่นยำ
การวิเคราะห์เพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่าสัญญาณการเรืองแสงที่ล่าช้าซึ่งได้รับจากเซลล์มะเร็งที่ขาดออกซิเจนนั้นมากกว่าที่ได้จากเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดีและมีออกซิเจนดีถึงห้าเท่า นอกจากนี้ ทีมงานยังพบว่าสัญญาณการเรืองแสงที่ล่าช้าสามารถขยายเพิ่มเติมได้โดยการคลำเนื้อเยื่อ (ใช้แรงกดที่ผิวหนังระหว่างการตรวจร่างกาย) ซึ่งช่วยเพิ่มภาวะขาดออกซิเจนชั่วคราวและช่วยให้เกิดความเปรียบต่างชั่วคราวระหว่างสัญญาณทั้งสอง
"เนื่องจากเนื้องอกส่วนใหญ่มีภาวะขาดออกซิเจนในระดับจุลภาค สัญญาณภาพแสดงภาวะขาดออกซิเจนจากการเรืองแสงที่ล่าช้าของ PpIX จึงช่วยให้เกิดความแตกต่างระหว่างเนื้อเยื่อปกติและเนื้องอกได้ดีเยี่ยม" Petusseau กล่าว
Multimodal spectroscopy ตรวจพบเนื้องอกในสมอง ในร่างกาย
นักวิจัยสรุปได้ว่าการตรวจสอบการเรืองแสงที่ล่าช้าซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการปล่อย PpIX fluorescent probe ที่ไม่ซ้ำใครในภาวะที่มีภาวะขาดออกซิเจนนั้นมีประโยชน์หลายอย่างในการแยกแยะระหว่างเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดีและมะเร็งในระหว่างการผ่าตัด "การได้รับทั้งการเรืองแสงที่รวดเร็วและล่าช้าในวัฏจักรต่อเนื่องอย่างรวดเร็วทำให้สามารถถ่ายภาพระดับออกซิเจนในลักษณะที่ไม่ขึ้นกับความเข้มข้นของ PpIX" พวกเขากล่าว
“เทคโนโลยีง่ายๆ ที่จำเป็น และความสามารถด้านอัตราเฟรมที่รวดเร็ว ประกอบกับความเป็นพิษต่ำของ PpIX ทำให้กลไกนี้แปลความเปรียบต่างได้กับมนุษย์ สามารถนำมาใช้ได้อย่างง่ายดายในอนาคตในฐานะกลไกความคมชัดที่แท้จริงสำหรับคำแนะนำในการผ่าตัดเนื้องอก” Petusseau กล่าว
