Tıbbi görüntüleme ilerlemesi kanser ve artrit teşhisini değiştirebilir

Araştırmada,Doğa Biyomedikal Mühendisliği,Ekip, teknolojilerinin doktorlara gerçek zamanlı olarak fotoakustik tomografi (PAT) görüntüleme taramaları sağlayarak kan damarlarının doğru ve karmaşık görüntülerini sağlayabileceğini gösteriyor.Hasta bakımını bilgilendirmeye yardımcı olmak.

Photoacoustic tomography imaging uses laser-generated ultrasound waves to visualise subtle changes (an early marker of disease) in the less-than-millimetre-scale veins and arteries up to 15mm deep in human tissues.

Bununla birlikte, şimdiye kadar mevcut PAT teknolojisi, klinik doktorlar tarafından kullanılmak üzere yeterince yüksek kaliteli 3 boyutlu görüntüler üretmek için çok yavaş olmuştur.

PAT taraması sırasında hastalar tamamen hareketsiz olmalıdır, yani daha yavaş bir tarama sırasında herhangi bir hareket görüntülerin bulanıklaşmasına neden olabilir ve bu nedenle klinik olarak yararlı görüntülerin garantisi değildir.

Eski PAT tarayıcıları bir görüntü çekmek için beş dakikadan fazla zaman alırdı. Bu süreyi birkaç saniyeye veya daha azına indirerek,Görüntü kalitesi çok daha iyi ve çok daha zayıf veya kötü olan insanlar için uygun.

Araştırmacılar, yeni tarayıcının, daha fazla testin tabi olduğu üç ila beş yıl içinde kanser, kardiyovasküler hastalık ve artrit teşhisine yardımcı olabileceğini söylüyor.

Müracaat eden yazar, Profesör Paul Beard (UCL Tıp Fizik ve Biyomedikal Mühendisliği ve Wellcome/EPSRC Müdahaleci ve Cerrahi Bilimler Merkezi), şöyle dedi:"Son yıllarda fotoakustik görüntüleme ile çok ilerledik., ama klinikte kullanmak için hala engeller vardı.

"Bu çalışmanın başarı noktası, önceki tarayıcılardan 100 ila 1.000 kat daha hızlı olan görüntü elde etmenin hızlandırılmasıdır.

"Bu hız, hareketle kaynaklanan bulanıklığı önler, başka hiçbir tarayıcı tarafından sağlanamayacak kalitede çok ayrıntılı görüntüler sağlar.Görüntüler gerçek zamanlı olarak elde edilebilir., dinamik fizyolojik olayları görselleştirmeyi mümkün kılar.

"Bu teknik ilerlemeler, sistemi ilk kez klinik kullanım için uygun hale getiriyor ve daha önce yapamadığımız insan biyolojisinin ve hastalığının yönlerine bakmamızı sağlıyor.

"Şimdi bulgularımızı doğrulayabilmek için daha büyük hasta gruplarıyla daha fazla araştırmaya ihtiyaç var".

Profesör Beard, yeni tarayıcı için önemli bir potansiyel kullanımın, her iki eldeki 20 parmak ekleminin de taramasını gerektiren iltihaplı artriti değerlendirmek olduğunu ekledi.Bu birkaç dakikada yapılabilir. Eski PAT tarayıcıları neredeyse bir saat sürer.Yaşlı, zayıf hastalar için çok uzun olduğunu söyledi.

Tarayıcının hastalar üzerinde test edilmesi

Çalışmada, ekip, skaneri klinik öncesi testler sırasında 10 tip 2 diyabet, romatoid artrit veya meme kanseri olan hasta ve yedi sağlıklı gönüllü üzerinde test etti.

Tip 2 diyabetli üç hastada, tarayıcı, bacaklardaki mikro damarların detaylı 3 boyutlu görüntülerini üretebildi ve damarlardaki deformiteleri ve yapısal değişiklikleri vurguladı.Tarayıcı meme kanseri ile bağlantılı cilt iltihabını görselleştirmek için kullanıldı..

UCLH'de Tıp Görüntüleme Profesörü ve UCLH'de danışman radyolog ve çalışmanın üst düzey yazarı Andrew Plumb şunları söyledi:"Şeker hastalığı olan kişilerin sıklıkla yaşadığı komplikasyonlardan biri de ekstremitelerde düşük kan akışıBu bölgedeki küçük kan damarlarının hasar görmesi nedeniyle ayak ve bacak altları gibi.Ama şimdiye kadar bu hasara neden olan şeyin ne olduğunu tam olarak göremiyorduk..

"Hastalarımızdan birinde, sol ayağında yumuşak, tek tip damarlar ve sağ ayağının aynı bölgesinde deforme olmuş, kıvrık damarlar görebiliyorduk.Gelecekte doku hasarına yol açabilecek sorunları gösterirFotoakustik görüntüleme, erken teşhisi kolaylaştırmak ve genel olarak hastalığın ilerlemesini daha iyi anlamak için bize çok daha ayrıntılı bilgi verebilir".

Fotoakustik tomografi

2000'deki ilk gelişiminden bu yana,PAT uzun zamandır biyolojik süreçler hakkındaki anlayışımızda devrim yaratma potansiyeline sahip olduğu ve kanserin ve diğer büyük hastalıkların klinik değerlendirmesini iyileştirebileceği ilan edildi..

Malzemeler ışığı emerken ve ses dalgaları üretirken oluşan fotoakustik etkiyi kullanarak çalışır.

PAT tarayıcıları biyolojik dokuya çok kısa lazer patlamaları ateşleyerek çalışır.Isı ve basınçta hafif bir artışa neden olur ve bu da doku hakkında bilgi içeren zayıf bir ultrason dalgası oluşturur.Tüm süreç sadece bir saniyenin bir bölümünde gerçekleşir.

Daha önceki araştırmalarda, UCL'deki fizikçiler ve mühendislerin (Profesör Beard'ın önderliğinde) keşfettiği şey ultrason dalgasının ışık kullanarak tespit edilebilmesidir.

2000'lerin başında, bir ses dalgasının ince bir plastik film kalınlığında minik değişikliklere neden olduğu ve yüksek düzeyde ayarlanmış bir lazer ışını kullanarak ölçülebilen bir sisteme öncülük ettiler.

Sonuçlar daha önce hiç görülmemiş doku yapıları ortaya çıkardı.

PAT hastalığın tespitinde nasıl yardımcı olabilir

Bazı durumlarda, şeker hastalığının bir komplikasyonu olan periferik damar hastalığı gibi,Hastalığa işaret eden küçük kan damarlarındaki değişikliklerin erken belirtileri, MRI taramaları gibi geleneksel görüntüleme teknikleri ile görülemez..

Ama PAT görüntüleriyle yapabilirler. Doku hasar görmeden önce tedavi potansiyelini sunuyorlar ve yara iyileşmesinin zayıflamasını ve amputasyonun önlenmesini sağlıyorlar.PVD ABD ve Avrupa'da 25 milyondan fazla kişiyi etkiler., ekliyor.

Benzer şekilde, kanserde, tümörler genellikle diğer görüntüleme teknikleriyle göremeyecek kadar küçük olan küçük kan damarlarının yoğunluğuna sahiptir.

UCL Tıp Fizik ve Biyomedikal Mühendisliği'nden Dr. Nam Huynh, doktor Edward Zhang ile birlikte tarayıcıyı geliştiren Dr."Fotoakustik görüntüleme, tümörü tespit etmek ve göreceli olarak kolayca izlemek için kullanılabilir.Ayrıca kanser cerrahlarının tümördeki kan damarlarını görselleştirerek tümör dokularını normal dokulardan daha iyi ayırt etmelerine yardımcı olmak için de kullanılabilir.ameliyat sırasında tüm tümörün çıkarılmasını sağlamaya yardımcı olmak ve tekrar riskini en aza indirmekBunun birçok şekilde yararlı olacağını düşünebiliyorum".

Dr. Huynh, teknolojinin en önemli avantajının hemoglobine karşı duyarlı olması olduğunu, yani ultrason dalgalarını üreten hemoglobin gibi ışık emici moleküller olduğunu ekledi.

Tarayıcı hızını geliştirmek ve test etmek

Bu çalışmada, UCL araştırmacıları görüntü edinmek için gereken zamanı azaltarak hız sorununu aşmaya çalıştı.Bunu, tarayıcı tasarımında ve görüntüleri oluşturmak için kullanılan matematikte yenilikler yaparak başardılar..

Daha önceki PAT tarayıcılarının aksine, doku yüzeyinde 10.000'den fazla farklı noktada ultrasöz dalgalarını birer birer ölçenYeni tarayıcı onları aynı anda birden fazla noktada tespit ediyor., görüntü edinme süresini önemli ölçüde azaltır.

Araştırma ekibi aynı zamanda dijital görüntü sıkıştırmasında kullanılanlara benzer matematiksel ilkeleri de kullandı.Bu, ultrason dalgasının birkaç bin (on binlerce yerine) ölçümünden yüksek kaliteli görüntülerin yeniden oluşturulmasını sağladıBu yenilikler görüntüleme süresini birkaç saniyeye veya bir saniyeden daha azına düşürdü.Hareket bulanıklığını ortadan kaldırmak ve dokudaki dinamik değişikliklerin görüntülenmesine izin vermek.

Bilim adamları, çalışmalarının bulgularını ve tarayıcının klinik olarak pratikte ne ölçüde yararlı olacağını doğrulamak için daha büyük bir hasta grubu ile daha fazla araştırmaya ihtiyaç duyulduğunu söyledi.

Tıbbi görüntüleme için fotoakustik tomografi geliştirmek için ilk adımlar 2000 yılında atıldı, ancak tekniğin kökeni 1880'e kadar uzanıyor.Telefonun icadından yeni., güneş ışığının duyulabilir seslere dönüştürülmesini gözlemledi.

2019 yılında UCL araştırma ekibinin üyeleri, şimdi dünya çapında PAT teknolojisine dayalı bir dizi tarayıcı pazarlayan UCL spin-out şirketi olan DeepColor Imaging'i kurdu.

Bu araştırma Cancer Research UK, Mühendislik ve Fiziksel Bilimler Araştırma Konseyi, Wellcome,Avrupa Araştırma Konseyi ve Ulusal Sağlık Araştırmaları Enstitüsü University College London Hastaneleri Biyomedikal Araştırma Merkezi.

Hikaye Kaynağı:

Malzemelertarafından sağlanmıştırUniversity College Londra.Not: İçerik, stil ve uzunluk açısından düzenlenebilir.