Hình ảnh quang học đa phương thức sẵn sàng tỏa sáng trong việc phát hiện sớm ung thư đại trực tràng

Ung thư đại trực tràng (ruột) là nguyên nhân thứ hai gây tử vong do ung thư ở châu Âu - với khoảng 160,000 ca tử vong mỗi năm - và gây ra tổng chi phí kinh tế trong khu vực là 20 tỷ euro mỗi năm - một nửa trong số đó liên quan đến các tác động chăm sóc sức khỏe ban đầu của điều trị và theo dõi chăm sóc bệnh nhân. Những số liệu đó - được lấy từ Hệ thống thông tin ung thư châu Âu (ECIS), kho lưu trữ dữ liệu về các chỉ số và xu hướng ung thư – củng cố tầm quan trọng của việc phát hiện sớm. Khi ung thư đại trực tràng được phát hiện sớm (tức là trước khi khối u phát triển ra khỏi thành đại tràng hoặc trực tràng vào các mô xung quanh), tỷ lệ sống sót sau 90 năm của bệnh nhân tăng lên 14% (so với chỉ 10% đối với chẩn đoán ở giai đoạn muộn). Tuy nhiên, hiện tại, chỉ có khoảng XNUMX trong số XNUMX trường hợp ung thư đại trực tràng được phát hiện trong giai đoạn ban đầu, khu trú của bệnh.

Đây là cơ hội lâm sàng và thương mại cho các nhà cải tiến quang tử sinh học để thực hiện can thiệp ngay tại chỗ, giai đoạn đầu - nói tóm lại, một sự thay đổi mô hình khi sàng lọc, chẩn đoán và điều trị ung thư đại trực tràng. Hãy nghĩ đến sinh thiết quang học: việc sử dụng các phương thức hình ảnh quang học bổ sung, được thực hiện qua nội soi, để làm sáng tỏ những hiểu biết về hình thái, chức năng và phân tử trên mô ruột ung thư mà không cần phải cắt bỏ mô đó.

Đứng đầu và trung tâm trong nỗ lực R&D xuyên suốt này là Peter Andersen, trưởng nhóm trong hình ảnh sinh học at DTU Health Tech, bộ phận công nghệ y tế tại Đại học kỹ thuật Đan Mạch (DTU) ở Kongens Lyngby, phía bắc Copenhagen.

cơ hội quang học

Trong ba năm qua, Andersen và các đồng nghiệp DTU Health Tech của ông đã làm việc để thay đổi quan điểm về ung thư đại trực tràng theo chiều hướng tốt hơn. Là điều phối viên của 6 triệu € KHẢO SÁT sáng kiến ​​– được tài trợ như một phần của chương trình nghiên cứu và đổi mới Horizon 2020 của Liên minh Châu Âu – Andersen đứng đầu một sự hợp tác liên ngành gồm các nhà khoa học, kỹ sư công nghiệp và bác sĩ lâm sàng đến từ năm quốc gia Châu Âu. Mục tiêu chung của họ: phát triển các khối xây dựng của nền tảng hình ảnh sợi quang đa phương thức mở đường cho chẩn đoán sớm – ở quy mô lớn – ung thư đại trực tràng, đạt được độ đặc hiệu và độ nhạy trên 90% trong khi giảm một nửa số bệnh nhân được chỉ định sinh thiết cắt bỏ ( tốn thời gian và dễ xảy ra lỗi lấy mẫu dẫn đến bỏ sót tổn thương nghi ngờ).

Andersen giải thích: “Hình ảnh quang học mở ra một con đường đầy hứa hẹn để chẩn đoán sớm hơn và nâng cao khả năng định vị bệnh. “Bằng cách cải thiện chẩn đoán ung thư, chúng ta có thể giảm tái phát và giảm nhu cầu thực hiện các thủ tục theo dõi tốn kém tại phòng khám – tất cả điều đó có nghĩa là kết quả điều trị tốt hơn và cải thiện chất lượng cuộc sống cho bệnh nhân.”

Ngày nay, các bác sĩ chuyên khoa ung thư kiểm tra ruột bằng cách sử dụng các hệ thống nội soi thông thường dựa trên video ánh sáng trắng có độ phân giải cao hoặc hình ảnh băng hẹp quang học. Mặc dù các phương pháp như vậy cho phép các bác sĩ lâm sàng phân biệt và mô tả đặc điểm của các tổn thương ung thư giai đoạn đầu, nhưng vẫn có những hạn chế về mặt cắt sâu và độ nhạy.

Andersen cho biết thêm: “Với suy nghĩ này,” Andersen cho biết thêm, “PROSCOPE đang ưu tiên sự kết hợp độc đáo của các phương thức hình ảnh quang học không nhãn mác [không tiêm thuốc nhuộm hoặc chất đánh dấu sinh học], không ion hóa và đã được chứng minh với độ phân giải không gian, độ đặc hiệu và độ nhạy sẽ bổ sung cho các thử nghiệm lâm sàng đã được thiết lập. thủ tục hình ảnh và giảm nhu cầu sinh thiết cắt bỏ và mô bệnh học.”

Nói cách khác, các đối tác của PROSCOPE đang tiến hành nội soi đại tràng vào một lĩnh vực chưa được khám phá. Về quy trình làm việc, ánh sáng trắng tiêu chuẩn (với máy quay video tích hợp) được sử dụng để đánh dấu các tổn thương nghi ngờ đáng để bác sĩ lâm sàng điều tra thêm, tại thời điểm đó, một danh mục các phương thức hình ảnh quang học tiên tiến sẽ phát huy tác dụng. Đối với những người mới bắt đầu, có phương pháp chụp cắt lớp kết hợp quang học (OCT), sử dụng phép đo giao thoa cận hồng ngoại có độ kết hợp thấp để lập bản đồ phản xạ từ các độ sâu khác nhau trong mô (tức là cắt lớp theo chiều sâu). Những phản xạ đó mang lại hình ảnh cắt ngang có độ phân giải micron của các tổn thương dưới bề mặt trong thành ruột, cũng như sự phát triển của các mao mạch máu siêu nhỏ mới nuôi mô ung thư.

Andersen giải thích: “Tôi ví khái niệm hình ảnh PROSCOPE với Google Earth về nội soi. “Chúng tôi bắt đầu với một bản đồ của đất nước và sau đó phóng to thành một thị trấn, sau đó là một con phố, rồi một tòa nhà.” Điều mà Andersen ám chỉ ở đây là thực tế là các tế bào ung thư có quá trình trao đổi chất tích cực hơn các tế bào không phải ung thư liền kề, ngụ ý lưu lượng máu cao hơn và sự phát triển của mạch máu để nghi ngờ có tổn thương. Do đó, đầu dò hình ảnh PROSCOPE sử dụng kính hiển vi đa điểm ảnh (MPM) để chụp ảnh tổn thương quan tâm ở quy mô chiều dài tế bào – ví dụ như đo lưu lượng máu và hoạt động trao đổi chất – trong khi quang phổ Raman phóng to hơn nữa để xác định dấu ấn sinh học ung thư ở cấp độ phân tử .

Mặc dù hiện tại, các đối tác của PROSCOPE đang tập trung vào các khía cạnh lặp lại thiết kế, thu nhỏ và tích hợp hệ thống của máy nội soi đa phương thức của họ, nhưng kế hoạch là đưa một người trình diễn công nghệ vượt qua các bước của nó vào đầu năm tới trong một thử nghiệm lâm sàng quy mô nhỏ (một nhóm gồm 20 –30 bệnh nhân) tại Đại học Y khoa Vienna, Áo. Andersen nói: “Mục tiêu cuối cùng của PROSCOPE là dịch thuật lâm sàng. “Chúng tôi không phát triển công nghệ này bởi vì chúng tôi có thể; chúng tôi đang phát triển nó để đưa ra chẩn đoán ung thư sớm hơn và cải thiện kết quả của bệnh nhân.”

Thành công nối tiếp thành công

Tuy nhiên, nếu PROSCOPE là tất cả về “những gì tiếp theo” trong hình ảnh quang tử sinh học, thì sự tiến bộ của tập đoàn đối với ứng dụng lâm sàng chắc chắn được xây dựng dựa trên những thành công của một dự án liên châu Âu có liên quan và hiện đã hoàn thành có tên là MIB (Hình ảnh sinh học quang học đa phương thức, nội soi đối với ung thư bàng quang để chẩn đoán tại chỗ). Với DTU Health Tech cũng là điều phối viên dự án, nhóm nghiên cứu MIB đã đi tiên phong trong hệ thống hình ảnh quang học tương thích với ống soi bàng quang để tăng cường khả năng chẩn đoán liên quan đến ung thư bàng quang – mục tiêu cuối cùng là cải thiện tiên lượng bệnh nhân thông qua phát hiện sớm, bắt đầu điều trị sớm hơn và từ đó , giảm tái phát bệnh (hiện tại là 50% sau 12 tháng theo dõi).

Các kết quả đáng chú ý của MIB bao gồm việc tối ưu hóa các nguồn sáng nhỏ gọn và mạnh mẽ (một phần của thiết bị phụ trợ) và tích hợp nhiều đầu dò hình ảnh quang học tốc độ cao (kết hợp quang phổ OCT, MPM và Raman) vào mô-đun phân phối nội soi tế bào nguyên mẫu (có tính tương thích sinh học). vỏ bọc). Mặc dù hoạt động R&D tiếp theo vẫn tiếp tục vượt ra ngoài khuôn khổ MIB, nhưng tập đoàn cũng đã thực hiện những bước đầu tiên hướng tới việc xác nhận thông qua thử nghiệm trong phòng thí nghiệm (ex vivo và ống nghiệm) và giai đoạn đầu trong cơ thể nghiên cứu lâm sàng liên quan đến 20 bệnh nhân.

Hợp tác vật lý quang học nhắm mục tiêu chẩn đoán ung thư thực quản sớm

“Có một mức độ tương đồng cao giữa MIB và PROSCOPE,” Andersen lưu ý. Ví dụ, cả hai dự án đều giải quyết các bệnh ung thư có tỷ lệ mắc cao và cả hai đều dựa vào phân phối nội soi – yếu tố cho phép chuyển giao kiến ​​thức sâu rộng và danh mục các công nghệ nền tảng cơ bản để mở rộng các chương trình làm việc của MIB và PROSCOPE.

“Hơn thế nữa,” Andersen kết luận, “chúng tôi cũng đã xây dựng được hiểu biết chi tiết về môi trường pháp lý nhờ sự hợp tác của chúng tôi với Đại học Y khoa Vienna và các đối tác trong ngành của chúng tôi. Trên thực tế, PROSCOPE hiện là một phần của hệ sinh thái đổi mới rộng lớn hơn, cho phép chúng tôi cung cấp các thiết bị y tế tiên tiến để đáp ứng các phê duyệt theo quy định cần thiết cho dịch thuật lâm sàng và cuối cùng là triển khai thường xuyên trong môi trường chẩn đoán.”

• Để biết thêm thông tin, hãy xem các trang dự án của KHẢO SÁT (thỏa thuận tài trợ số 871212) và MIB (thỏa thuận tài trợ số 667933).

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến ​​thức. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/multimodal-optical-imaging-ready-to-shine-in-the-early-detection-of-colorectal-cancer/