Multiparametrisk fotoakustisk avbildning i løpet av strålebehandling av ondartede hode- og nakkesvulster

Multispektral fotoakustikk muliggjør ikke-invasiv, rimelig og dosefri sanntidsavbildning av lysabsorberende molekyler (absorbere), f.eks. Deoksyhemoglobin og oksygenert hemoglobin i menneskelig vev. Dette gjør at blodets oksygenmetning (sO2) kan bestemmes på dybder på opptil flere centimeter. Målinger av korrelater til blodvolum og kollagenkonsentrasjon er også muliggjort. Ved fotoakustisk avbildning blir vevet som skal undersøkes bestrålt med nanosekunder korte, nær-infrarøde (650 - 1300 nm) laserpulser. Hvis laserlys absorberes lokalt av en vevsstruktur, utvider det seg termoelastisk, noe som utløser en ultralydtrykkbølge, som måles ved hjelp av et ultralydhode. Den initiale trykkfordelingen og dermed absorpsjonen i vevet kan da rekonstrueres. Siden forskjellige molekyler viser distinkt absorpsjonsadferd avhengig av bølgelengden i det nære infrarøde, er det ved å tilegne seg flere bølgelengder mulig å estimere hvilke absorbere som er i hvilken konsentrasjon i en vevsstruktur. Effektiviteten og toleransen til moderne høypresisjonsstrålebehandling for hode- og nakkesvulster avhenger i stor grad av kvaliteten på avbildningen. De potensielle diagnostiske fordelene med fotoakustikk ved strålebehandling av pasienter med hode- og nakkesvulster gjelder hovedsakelig målvolumdefinisjonen, implementeringen av bildeveiledet, adaptiv strålebehandling og billeddiagnostisk tumoroppfølging samt tidlig påvisning av svulster.

Multispektral fotoakustikk muliggjør først og fremst analyse av tumorhypoksi, som flere ganger har vært assosiert med økt radioresistens og en ugunstig prognose. I tillegg kommer andre faktorer, f.eks. blodvolumet og kollageninnholdet i vevet analyseres.