„Caltech“ bioinžinieriai sukūrė naują vaizdo gavimo technologiją, kuri galėtų pasiūlyti chirurgams greitą ir ekonomišką būdą, kaip operacinėje pavaizduoti audinių mėginius, siekiant nustatyti, ar visas navikas buvo pašalintas, ar reikia papildomų pjūvių.
Tyrėjai aprašo naują techniką, kurią jie vadina lygiagrečia ultravioletine fotoakustine mikroskopija (PUV-PAM), straipsnyje. Mokslo pažanga.
Taikant dabartinį pagrindinį metodą, leidžiantį greitai paimti ir atvaizduoti audinių mėginius, gautus operacijos metu, atliekama biopsija, siekiant gauti audinio mėginį, kuris vėliau užšaldomas, nudažytas, kad būtų geriau matomas, ir supjaustomas į plonas dalis, kurios tvirtinamos ant stiklelių. Tada detaliam audinių ištyrimui naudojamas optinis mikroskopas histologijai.
Auglio ląstelių buvimas audinio mėginio paviršiuje rodo, kad chirurgas perpjovė naviką, o ne aplink jį, o tai reiškia, kad dalis naviko lieka paciento viduje, kuriam vėliau reikės atlikti tolesnę operaciją, kad būtų daugiau. pašalintas audinys. Užšaldytos sekcijos patologija susiduria su tokiais iššūkiais kaip audinių artefaktai ir sumažėjusi dažymo kokybė, o tai turi įtakos diagnostikos tikslumui ir chirurginių sprendimų priėmimui.
Naujoji „Caltech“ PUV-PAM technika supaprastintų ir pagreitintų šį procesą, todėl nebereikės šaldyti, dalyti ar dažyti audinių mėginius. Netgi gana stori mėginiai su netaisyklingais paviršiais, kurie paprastai yra per stori, kad būtų galima atvaizduoti mikroskopu, gali būti tiesiogiai vaizduojami naudojant naują metodą. Tai galėtų suteikti onkologams galimybę analizuoti biopsijos mėginius tiesiai operacinėje, suteikiant jiems galimybę pašalinti papildomus audinius, jei manoma, kad tai būtina be tolesnių operacijų.
„Tikimės, kad ši nauja vaizdo gavimo sistema suteiks daugiau galimybių atliekant onkologinių chirurginių operacijų metu neslystančių mėginių patologinį tyrimą. Manome, kad ji gali pakeisti intraoperacinę histologiją”, – sako Rui Cao, pagrindinis naujojo dokumento autorius, atlikęs tyrimą. dirba Lihong Wang, Caltech Bren medicinos inžinerijos ir elektros inžinerijos profesoriaus, laboratorijoje. Cao dabar yra biomedicinos inžinerijos docentas Case Western Reserve universitete.
Naujasis metodas pagrįstas Wango laboratorijos pradėtu būdu, vadinamu fotoakustine mikroskopija (PAM). Naudojant PAM, audinio mėginys sužadinamas mažos energijos lazeriu, dėl kurio audinys vibruoja. Sistema matuoja ultragarso bangas, kurias skleidžia vibruojantis audinys. Kadangi ląstelių branduoliai sugeria daugiau šviesos nei aplinkinė medžiaga, PAM atskleidžia tų branduolių dydžius ir pasiskirstymą kartu su ląstelių pakavimo tankiu. Vėžinis audinys paprastai turi didesnius branduolius ir tankiau supakuotas ląsteles.
Wang laboratorija anksčiau sukūrė keletą PAM sistemų, skirtų kaulų ir krūties audinių mėginiams vaizduoti. Tačiau norint, kad sistemos būtų gyvybingos naudoti operacinėje, joms reikėjo žymiai padidinti technikos vaizdo gavimo greitį, kurį ribojo ultravioletinių lazerių, naudojamų audiniams sužadinti, greitis.
Norėdami apeiti šią lazerio greičio problemą, mokslininkai padalino vieną lazerio spindulį į aštuonias mažesnes lazerio „dėmes“, veikiančias lygiagrečiai. Dėl to vaizdas yra daug greitesnis, nes dėmės gali daug greičiau padengti mėginio plotą. Be to, PUV-PAM naudoja dviejų nuskaitymo metodų derinį, kad būtų pasiektas greitas vaizdų gavimo greitis audiniams neslysta. Apibendrinant, dėl šių patobulinimų naujoji technika yra maždaug 40 kartų greitesnė nei taikant moderniausius metodus, anksčiau sukurtus Wango laboratorijoje.
„Su dabartine sistema galime pavaizduoti 1 cm2 1,3 mikrono raiškos mėginys per maždaug penkias minutes, – sako Cao. – Straipsnyje parodome, kad šis metodas yra veiksmingas naudojant įvairius audinių tipus.
„Manome, kad naudojant pažangius ultravioletinius lazerius su didesniu impulsų dažniu ir integruojant daugiau lygiagrečių kanalų, naudojant šią techniką būtų galima žymiai padidinti vaizdo gavimo greitį“, – sako Wang, kuris taip pat yra Andrew ir Peggy Cherng medicinos inžinerijos vadovas ir medicinos vadovas. inžinerija Caltech.