Floresan tomografi

Floresan tomografi esas olarak in vivo tanılamada kullanılan bir görüntüleme tekniğidir. Biyobelirteç görevi gören floresan boyaların kullanımına dayanmaktadır. Günümüzde prosedür çoğunlukla araştırmada veya doğum öncesi çalışmalarda kullanılmaktadır.

Floresan tomografi nedir?

Floresan tomografi, biyolojik dokulardaki floresan biyobelirteçlerin üç boyutlu dağılımını kaydeder ve miktarını belirler. Floroforlar, yani floresan maddeler, başlangıçta yakın kızılötesi aralıkta elektromanyetik radyasyonu emer. Sonra biraz daha düşük enerji durumunda tekrar radyasyon yayarlar. Biyomoleküllerin bu davranışına floresans denir.

Absorpsiyon ve emisyon, elektromanyetik spektrumun 700 - 900 nm arasındaki dalga boyu aralığında gerçekleşir. Polimetinler çoğunlukla florofor olarak kullanılır. Bunlar molekülde konjuge elektron çiftlerine sahip olan ve bu nedenle elektronları uyarmak için fotonları absorbe edebilen boyalardır. Bu enerji, ışık yayımı ve ısı üretimi ile tekrar açığa çıkar.

Floresan boya parlarken vücuttaki dağılımı görselleştirilebilir. Kontrast ortam gibi, floroforlar diğer görüntüleme prosedürlerinde kullanılır. Uygulama alanına göre intravenöz veya oral yoldan verilebilirler. Floresans tomografi ayrıca moleküler görüntülemede kullanım için uygundur.

İşlev, etki ve hedefler

Floresan tomografi genellikle yakın kızılötesi aralıkta kullanılır çünkü kısa dalgalı kızılötesi ışık vücut dokusundan kolayca geçebilir. Bu dalga boyu aralığında sadece su ve hemoglobin radyasyonu absorbe edebilir. Tipik bir dokuda hemoglobin, emilimin yaklaşık yüzde 34 ila 64'ünden sorumludur. Bu nedenle, bu prosedür için belirleyici faktördür.

700 ila 900 nanometre aralığında bir spektral pencere vardır. Floresan boyalardan gelen radyasyon da bu dalga boyu aralığındadır. Bu nedenle, kısa dalgalı kızılötesi ışık biyolojik dokuya iyi nüfuz edebilir. Radyasyonun rezidüel absorpsiyonu ve saçılması prosedürün sınırlayıcı faktörleridir, dolayısıyla uygulaması küçük doku hacimleriyle sınırlı kalır. Polimetin grubundan floresan boyalar günümüzde ağırlıklı olarak florofor olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, bu boyalar maruziyette yavaş yavaş yok edildikleri için kullanımları oldukça sınırlıdır. Yarı iletken malzemelerden yapılan kuantum noktaları bir alternatiftir.

Bunlar nanobodilerdir, ancak selenyum, arsenik ve kadmiyum içerebilirler, bu nedenle insanlarda kullanımları prensipte hariç tutulmalıdır. Proteinler, oligonükleotitler veya peptitler, floresan boyalarla konjugasyon için ligand görevi görür. İstisnai durumlarda, konjuge olmayan floresan boyalar da kullanılır. Floresan boya "indosiyanin yeşili" 1959'dan beri insanlarda anjiyografide kontrast madde olarak kullanılmaktadır. Konjuge floresan biyobelirteçleri şu anda insanlar için onaylanmamıştır. Floresans tomografi için uygulama araştırması için bugün sadece hayvan deneyleri yapılmaktadır.

Floresan biyobelirteç intravenöz olarak uygulanır ve incelenecek dokuda boya dağılımı ve birikimi daha sonra zamana bağlı bir şekilde incelenir. Hayvanın vücut yüzeyi bir NIR lazer ile taranır. Bir kamera, floresan biyobelirteç tarafından yayılan radyasyonu kaydeder ve görüntüleri bir 3D filmde birleştirir. Bu şekilde biyobelirteçlerin yolu takip edilebilir. Aynı zamanda, işaretlenmiş dokunun hacmi de kaydedilebilir, böylece bunun tümör dokusu olup olmadığını tahmin etmek mümkün olur. Günümüzde floresans tomografi, preklinik çalışmalarda birçok şekilde kullanılmaktadır. İnsan teşhisinde olası kullanımlar için de yoğun çalışmalar yürütülmektedir.

Araştırma, özellikle meme kanseri için kanser teşhisinde uygulanması için burada önemli bir rol oynamaktadır. Floresan mamografinin meme kanseri için ucuz ve hızlı bir tarama yöntemi potansiyeline sahip olduğu varsayılmaktadır. 2000'li yılların başlarında Schering AG, bu işlem için kontrast madde olarak modifiye edilmiş bir indosiyanin yeşili sundu. Ancak henüz onaylanmadı. Lenf akışını kontrol etmek için bir uygulama da tartışılmaktadır. Diğer bir potansiyel uygulama alanı, kanser hastalarında risk değerlendirmesi için yöntemin kullanılması olacaktır. Floresans tomografi ayrıca romatoid artritin erken teşhisi için büyük bir potansiyele sahiptir.

Riskler, yan etkiler ve tehlikeler

Floresan tomografinin diğer bazı görüntüleme tekniklerine göre birçok avantajı vardır. En küçük miktarlarda floroforun bile görüntüleme için yeterli olduğu oldukça hassas bir prosedürdür. Duyarlılıkları nükleer tıp prosedürleri PET (pozitron emisyon tomografisi) ve SPECT (tek foton emisyonlu bilgisayarlı tomografi) ile karşılaştırılabilir.

Bu açıdan MRG'den (manyetik rezonans görüntüleme) bile üstündür. Ayrıca floresans tomografi çok ucuz bir yöntemdir. Bu, ekipman yatırımı ve işletimi ile incelemenin uygulanması için geçerlidir. Ek olarak, radyasyona maruz kalma yoktur. Bununla birlikte, dezavantajı, yüksek saçılma kayıplarının artan vücut derinliği ile uzaysal çözünürlüğü büyük ölçüde azaltmasıdır. Bu nedenle sadece küçük doku yüzeyleri incelenebilir. İnsanlarda iç organlar şu anda iyi temsil edilemez. Bununla birlikte, zaman seçici yöntemler geliştirerek saçılma etkilerini sınırlama girişimleri vardır.

Yoğun bir şekilde dağılmış fotonlar, sadece biraz dağılmış fotonlardan ayrılır. Bu süreç henüz tam olarak gelişmemiştir. Ayrıca uygun bir floresans biyobelirtecinin geliştirilmesinde daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır. Önceki floresans biyobelirteçleri insanlar için onaylanmamıştır. Halihazırda kullanılan boyalar ışık etkisiyle parçalanır, bu da kullanımları için önemli bir dezavantaj anlamına gelir. Olası alternatifler, yarı iletken malzemelerden yapılan kuantum noktalarıdır, ancak kadmiyum veya arsenik gibi toksik madde içeriklerinden dolayı, insanlarda in vivo teşhislerde kullanıma uygun değildirler.