A fotoakusztikus tomográfia fejlesztése

A rák az Egyesült Királyságban élő emberek közel 50%-át érinti, és az összes halálozás körülbelül 30%-áért felelős. Szinte minden daganatos megbetegedés esetében mind a prognózis, mind a kezelés alapvetően a diagnózis felállításakori terjedési fokától, azaz a daganat stádiumától függ. Például a bélfalra korlátozódó korai stádiumú bélrák (kolorektális) gyógyulási aránya közel 95%, míg a nyirokcsomókba (LN-ek) való átterjedéskor 50% alatti. Hasonlóképpen, az emlőrák okozta LN érintettségben szenvedő betegeknél kiterjedtebb műtétre lehet szükség az érintett csomó eltávolításához, és rosszabb a hosszú távú túlélésük, mint a LN-betegségben nem szenvedő betegeknél, még kis mennyiségű csomóponti daganat esetén is. Ugyanez igaz a legtöbb egyéb szilárd szervi rosszindulatú daganatra is. Tehát általános onkológiai elvként az előrehaladott betegségben szenvedő betegek gyakran agresszívabb kezelést igényelnek, például preoperatív (neoadjuváns) kemoterápiát, sugárterápiát vagy mindkettőt; és általában kiterjedtebb műtétre/sugárkezelésre van szükség a végleges kezelés megkezdésekor.

Az ilyen terápiás döntéshozatal alapvetően attól függ, hogy egy adott betegnél elterjedt-e a betegség vagy sem. Ehhez viszont egy sor tesztre van szükség, amelyek célja, hogy pontosan meghatározzák a rák testszerte terjedésének mértékét és anatómiai helyét. Ezt általában orvosi képalkotó vizsgálatok (például ultrahang, számítógépes tomográfia [CT], mágneses rezonancia képalkotás [MRI] és nukleáris medicina technikák, pl. pozitronemissziós tomográfia [PET]) és szövetmintavétel (biopszia). Sajnos ezek a technikák tökéletlenek mind az elsődleges rák helyi stádiumba állítása, mind pedig a helyi LN-ekre való átterjedése szempontjából. Például egyes rákos megbetegedések esetén a rosszindulatú LN-k több mint 50%-a 10 mm-nél kisebb, ez a leggyakrabban használt határérték a kóros nyirokcsomók meghatározására hagyományos orvosi képalkotással[9]. Ezért sok daganat esetében bevett gyakorlat a teljes regionális LN-csoport kezelése akár műtéti eltávolítással, akár sugárkezeléssel. Ez a stratégia sokak számára túlkezelést jelent, és bevezeti az ilyen kiterjedt szövetkárosodáshoz kapcsolódó káros hatásokat. A primer daganatok esetében a lokális tumor terjedésének pontos mértéke meghatározhatja, hogy radikálisabb kivágás helyett korlátozott, lokális reszekciót lehet-e elérni vagy sem. Egy gyors, nem invazív, jól tolerálható teszt, amely javíthatná a lokális és regionális csomóponti rák stádiumát, nagy klinikai értékű lenne, mivel azonnal pontosabb, egyénre szabott kezelési stratégiákat tesz lehetővé.

A fotoakusztikus tomográfia (PAT) egy viszonylag új technológia, amely képes lehet segíteni ennek a sürgős klinikai igénynek a kezelésében. A PAT a lézerrel generált, meghatározott hullámhosszúságú (gyakran az infravörös spektrumban lévő) fény elnyelésére támaszkodik a leképezett szövet belső összetevői által. Az ilyen abszorpció hanghullámok kibocsátását eredményezi, amelyek ultrahangosak (pl. nagyon magas frekvencia). Ezután a képeket a klinikai ultrahang szkennerhez hasonló módon lehet rekonstruálni. Több hullámhosszon történő leképezéssel rendkívül nagy felbontással (~100 mikron) térképezhető fel a víz, a lipid (zsír) és a hemoglobin szöveti eloszlása ​​(a vörösvértestekben és így az erekben), ami megnöveli annak lehetőségét, hogy a PAT képes ábrázolni a kis térfogatot. daganat, amelyre a meglévő technikák nem képesek.