Комбинированная система спектроскопии быстро сканирует поражения кожи на наличие признаков рака

Команда биомедицинских инженеров разработала инструмент для быстрой диагностики рака кожи, который не полагается на исследование биопсийных материалов.

В настоящее время рак кожи обнаруживается путем изучения биопсийных материалов. Тем не менее статистика показывает, что для каждого обнаруженного случая рака кожи существует примерно 25 проведенных негативных биопсий. Чтобы исправить эту ситуацию, исследователи из Техасского университета в Остине (США) объединили три передовых спектрометра в единый инструмент для сканирования поражения кожи и обнаружения изменений в том, как ткани кожи взаимодействуют со светом, когда нормальная кожа становится раковой с увеличенными ядрами клеток и дезорганизацией самых верхних слоев кожи.


Устройство мультимодальной спектроскопии характеризует микросреду тканей за счет морфологических изменений, наблюдаемых посредством спектроскопии диффузного отражения (diffuse reflectance spectroscopy - DRS) и биохимической информации через рамановскую спектроскопию (Raman spectroscopy - RS) и спектроскопию лазерно-индуцированной флуоресценции (laser-induced fluorescence spectroscopy - LIFS).

Измерение DRS является функцией рассеяния ткани и поглощающих свойств, которые в свою очередь зависят от морфологических изменений ткани. Таким образом, анализ дает информацию о фракции крови в ткани, насыщении кислородом, коэффициенте рассеяния ткани, морфологии ядра и структуре коллагена. LIFS является биохимически чувствительным, так как он опрашивает эндогенные флуорофоры, такие как никотинамид-аденин-динуклеотид (НАД), флавин-аденин-динуклеотид (ФАД), а также коллаген. Их уровни флуоресценции изменяются с прогрессированием рака, что связано с измененными клеточными метаболическими путями (НАД, ФАД) или измененной матрицей структурной ткани (коллаген). Рамановская спектроскопия использует явление неупругого рассеяния (так называемого "рамановского рассеяния"), чтобы обнаружить спектральные характеристики важных биомаркеров развития болезни, в том числе липидов, белков и аминокислот.

Спектроскопическая и компьютерная техника, требуемая для системы, крепится на переносной тележке, а зонд обладает размером пишущей ручки. Для выполнения одного чтения требуется около 4,5 секунд.

"Кожа является естественным органом для применения устройств визуализации и спектроскопии из-за легкого доступа к ней, — сказал старший автор исследования, доктор Джеймс У. Таннелл (James W. Tunnell), адъюнкт-профессор биомедицинской инженерии в Техасском университете в Остине. — Большинство устройств находились на стадии исследования за последние 10 лет или около того, но некоторые из них сейчас проходят клиническую разработку. Этот зонд, который способен объединить все три спектральных условия, является следующим важным шагом для внедрения спектроскопической технологии в медицину".

Подробное описание устройства мультимодальной спектроскопии было опубликовано 5 августа 2014 года в интернет-издании журнала "Обзор научных приборов" (Review of Scientific Instruments).

Ссылки по теме:
Техасский университет в Остине