MIT разрабатывает новую оптическую систему визуализации для обнаружения ранних микроскопических опухолей

- Apr 09, 2019-

Всем известно, что раннее обнаружение рака следует обнаруживать рано, но слишком маленькую опухоль найти сложно. Когда опухоль достаточно велика, чтобы ее можно было обнаружить, может быть уже слишком поздно пропускать лучшее время для лечения. Недавно исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) разработали новую систему оптической визуализации под названием Dolphin (DOLPHIN), которая обнаруживает крошечные опухоли в глубине тела.


Современные инструменты часто выбирают между глубиной и разрешением медицинской визуализации. Например, магнитно-резонансная томография (МРТ) и компьютерная томография (КТ) могут видеть изображения по всему телу, но не видны. Опухоли менее 1 см; оптические методы визуализации могут видеть меньшие опухоли, но видят только на глубине около 3 см от поверхности тела.


В новом исследовании исследователи попытались достичь наилучшей глубины и разрешения изображения. Ближний инфракрасный свет имеет большую длину волны, чем другие оптические методы, может проникать в более глубокие части человеческого тела и достигать более высокого разрешения. Новый метод использует гиперспектральную визуализацию для одновременного изображения нескольких ближних инфракрасных лучей.


Исследователи собирали сигналы in vitro, а затем использовали алгоритм, разработанный командой, для анализа положения и глубины принимаемого сигнала детектора. Исследовательская группа назвала этот метод «Обнаружение оптически люминесцентных зондов с использованием гиперспектральной и диффузной визуализации в ближней инфракрасной области (ДЕЛЬФИН).


Команда использовала детектор с разными наночастицами для тестирования системы DOLPHIN (разные наночастицы излучают ближний инфракрасный свет с разными длинами волн), а затем позволили мышам проглотить детектор и отследить положение детектора в пищеварительной системе. Этот метод уникален тем, что длина детектора составляет всего 0,1 мм и намного меньше, чем у детекторов, обычно используемых в оптических изображениях.


В другом тесте детекторы, инъецированные крысам и мышам, были способны обнаруживать глубины около 4 см, а при тестировании на тканях животных и тела человека максимальная глубина была вдвое больше.


Что касается текущей ситуации, то это всего лишь концепция, зная, что система DOLPHIN может использоваться для изображения маленьких глубоких объектов в теле человека. Исследователи настраивают детектор для обнаружения и маркировки опухолей и позволяют опухолям флуоресцировать.


Исследовательская группа сосредоточится на раке яичников, который часто встречается в терминальной фазе и его трудно лечить. Рак поджелудочной железы, рак мозга и рак кожи также являются целями исследователей. Соавтор исследования Нилкант Бардхан сказал: «В практических применениях эта технология позволяет нам отслеживать неинвазивные флуоресцентно меченные опухоли размером 0,1 мм. И это клеточная масса, состоящая из сотен клеток. Насколько нам известно никто другой не может использовать оптические технологии для этого ».


Новое исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.