さまざまな疾患におけるマルチスペクトル光音響トモグラフィーの実現可能性 (FOMO)

光音響イメージングは​​、1880 年にアレクサンダー グラハム ベルによって初めて説明された、光音響効果に基づく新しいイメージング方法です。 生物組織が超短レーザーパルスで照射されると、組織発色団がレーザー光を吸収し、熱弾性膨張の結果として圧力過渡波を形成します。 これらの光音響波または光音響波は、組織周囲の広帯域超音波トランスデューサーによって検出できます。 光音響イメージングは​​光学コントラストを分解するという点で独特ですが、その分解能は超音波回折の法則に従います。組織内での超音波信号の散乱は、光信号の場合よりもはるかに弱いです。 したがって、光音響法は生体組織内での光子散乱の影響を受けにくいため、組織の光吸収に対する感度が高く、より高い空間分解能が得られます。 さらに、最大数センチメートルの浸透深さが得られるため、体内のより深い組織のイメージングに適しています。 光音響イメージングは​​、多発性癌や炎症性腸疾患など、さまざまな病気の臨床的に関連する側面に対処することが示されています。

複数のイメージング方法は光音響イメージングに基づいています。 ただし、他のタイプの光音響イメージングとは異なり、マルチスペクトル光音響断層撮影法 (MSOT) には複数の波長で組織を照射する必要があります。 9 レーザーの高周波パルスレートにより、1 つの画像で複数の波長を識別できます。 画像は、ヘモグロビン、デオキシヘモグロビン、メラニン、脂肪など、すべて異なる吸収スペクトルまたは「スペクトル シグネチャ」を持つさまざまな組織発色団を分解するために、スペクトル分離アルゴリズムを使用して処理できます。 これにより、内因性組織発色団を含む特定の吸収体の寄与を区別して定量化することにより、画像を再構成する機能が提供されます。

正常組織と病変組織の間の内因性発色団の分布の違いは、前臨床および臨床の光音響研究で広く報告されています。 悪性腫瘍の増殖と転移の広がりは血管新生に大きく依存しているため、正常組織と腫瘍組織の間のヘモグロビン濃度の違いはよく知られた病態生理学的現象です ヘモグロビン濃度の局所的増加を引き起こす異常な血管新生は強い光音響コントラストを生成し、光音響イメージングが適しています血管新生と腫瘍の視覚化に。 この現象は、さまざまな悪性腫瘍の診断に使用できる可能性がありますが、治療後の病気の進行のモニタリングにも使用できる可能性があります。 たとえば、良性甲状腺組織と悪性甲状腺組織におけるヘモグロビン分布の関連する差異が観察されており、耳音響学を使用した乳房腫瘍の視覚化が説明されている。

末梢動脈疾患の場合、ヘモグロビン分布とプラークの特徴は、疾患の特徴付けにおいて非常に関連性の高い生物学的特徴です。 現在では、X 線 CT などの画像診断手段がゴールドスタンダードとみなされており、患者に相応の放射線負担を与えています。 光音響イメージングには、3D 環境であっても末梢動脈や頸動脈などを視覚化できる可能性があります。コラーゲンや脂質などの特定のプラークの特徴を特定することは、プラークの生物学とプラーク破裂との関係の視覚化において次のステップとなるでしょう。 これは、5 人の患者が登録されているすでに承認されている MSOT プロトコールのトピックです。

MSOT では臨床研究への関心が高まっており、臨床使用に適したイメージング システムを可能にする技術開発が行われています。 UMCG で使用している MSOT Acuity Echo (iThera Medical GmbH) は臨床研究専用であり、形式と取り扱いにおいて臨床超音波技術に似ています。 さらに、超音波検査 (OPUS) の追加使用が可能になり、解剖学的、機能的、分子情報を同時に提供できます。 MSOT Acuity Echo は、ライブ画像の形で即座にフィードバックを提供します。

複数の分野 (外科、放射線科、核医学、口腔外科、顎顔面外科、内科) がこのデバイスの使用に興味を持っているため、私たちはさまざまな適応症に対する MSOT の可能性を探ることを目指しています。 私たちは、MSOT を使用して組織発色団を視覚化することで、疾患 (進行) に関連する分子変化の特定につながる可能性があると仮説を立てています。