Kanserli dokunun cerrahi rezeksiyonu, kanserin sağlıklı dokulara yayılma olasılığını azaltmak için kullanılan yaygın bir tedavi yöntemidir. Bununla birlikte, bu tür bir ameliyatın etkinliği büyük ölçüde cerrahın kanserli ve sağlıklı dokuyu ayırt etme yeteneğine bağlıdır.
Kanserli ve sağlıklı dokuların metabolik aktivitelerinin önemli ölçüde farklı olduğu bilinmektedir: Kanserli dokular genellikle düşük oksijen seviyeleri veya hipoksi ile birlikte kaotik kan akışına sahiptir. Kanserli dokuda yaygın olan hipoksik bölgeler nedeniyle hipoksinin doğru tanımlanması, ameliyat sırasında kanserli dokuyu sağlıklı dokudan ayırmaya yardımcı olabilir.
Araştırmacılar Dartmouth'taki Thayer Mühendislik Okulu ve University of Wisconsin-Madison ameliyat sırasında dokudaki lokal oksijen konsantrasyonunun gerçek zamanlı görüntülenmesi için floresan probların kullanımını araştırıyorlar. Bulgularını şu şekilde sunuyorlar: Biyomedikal Optik Dergisi.
Floresan problar ışıkla uyarıldığında temel duruma geri döner ve farklı bir enerjide ışık yayarlar. Aydınlatmanın hemen ardından, problar hızlı floresans olarak bilinen kısa bir optik ışık darbesi yayar. Bazı problar aydınlatmadan bir süre sonra gecikmeli bir floresans sinyali de üretebilir.
Hem hızlı hem de gecikmeli floresans sinyalleri zamanla bozulsa da, hızlı floresans sinyali, gecikmiş floresansın uzun süreli bozulmasıyla karşılaştırıldığında hızla bozulur. Gecikmiş floresans sinyalinin bozulması, yakındaki dokunun metabolik aktivitesini daha iyi anlamak için daha fazla gözlemlenebilir ve analiz edilebilir.
Gerçek zamanlı oksijenasyon değerlendirmesi
İlk yazar Arthur Petusseau ve meslektaşları, hipoksik bölgelerin mevcut olduğu bir pankreas kanseri fare modelinde endojen moleküler prob protoporfirin IX (PpIX) tarafından yayılan ışığı izlemek için bir optik görüntüleme sistemi kullandılar.
Araştırmacılar PpIX'i ya topolojik bir merhem olarak ya da hayvanın yan tarafına enjeksiyon yoluyla uyguladılar ve uyarma kaynağı olarak 635 nm modüle edilmiş bir lazer diyotu kullanarak floresans ürettiler. Gecikmiş floresansın hızlı floresansa oranının dokudaki lokal oksijen kısmi basıncıyla ters orantılı olduğunu buldular.
Gecikmiş floresans sinyalinin zayıf yoğunluğu, teknik olarak tespit edilmesini zorlaştırır. Bunun üstesinden gelmek için araştırmacılar, floresans sinyalinin yalnızca küçük zaman aralıklarında sıralı olarak izlenmesini sağlayan zaman kapılı bir görüntüleme sistemi kullandılar. Bu, arka plandaki gürültünün tespitini azaltmalarına ve gecikmiş floresans sinyalindeki değişiklikleri doğru bir şekilde izlemelerine olanak sağladı.
Daha ileri analizler, kanserli hipoksik hücrelerden elde edilen gecikmiş floresans sinyalinin, sağlıklı, iyi oksijenlenmiş dokudan elde edilenlerden beş kat daha fazla olduğunu gösterdi. Ek olarak ekip, gecikmiş floresans sinyalinin doku palpasyonuyla (fiziksel muayene sırasında cilde basınç uygulayarak) daha da güçlendirilebileceğini, bunun da geçici hipoksiyi arttırdığını ve iki sinyal arasında zamansal kontrastı mümkün kıldığını buldu.
Petusseau, "Çoğu tümörün mikro bölgesel hipoksisi mevcut olduğundan, PpIX gecikmeli floresanstan gelen hipoksi sinyallerinin görüntülenmesi, normal doku ve tümörler arasında mükemmel kontrast sağlar" diyor.
Multimodal spektroskopi beyin tümörlerini tespit ediyor in vivo
Araştırmacılar, hipoksi varlığında PpIX floresan probunun benzersiz emisyonları nedeniyle ortaya çıkan gecikmiş floresansın izlenmesinin, ameliyat sırasında sağlıklı ve kanserli doku arasında ayrım yapmada çeşitli faydalar sağladığı sonucuna varmıştır. "Hızlı bir ardışık döngüde hem hızlı hem de gecikmeli floresans elde etmek, oksijen seviyelerinin PpIX konsantrasyonundan bağımsız bir şekilde görüntülenmesine olanak sağladı" diyorlar.
"Gereken basit teknoloji ve yüksek kare hızı kapasitesi, PpIX'in düşük toksisitesiyle birleştiğinde, bu mekanizmayı kontrast için insanlara aktarılabilir hale getiriyor. Petusseau, gelecekte onkolojik cerrahi rehberlik için içsel bir kontrast mekanizması olarak kolaylıkla kullanılabileceğini söylüyor.
