Когда молекулы в клетках, которые стимулируются светом, они отвечают, становясь возбужденным и повторно излучающих свет различного цвета (флуоресценция), которые могут быть захвачены и измеряется высокочувствительным оптическим оборудованием.
Теперь исследователи из Cedars-Sinai Medical Center и Университет Южной Калифорнии разрабатывают миниатюрных спектральных приборов и компьютерных программ принять в режиме реального времени посмотреть на биохимические, функциональные и структурные изменения, происходящие в клетках и тканях мозга. Если технология продолжает развиваться, как предполагалось, нейрохирурги смогут пролить свет во время операции, чтобы диагностировать опухоли мозга мгновенно и они будут в состоянии различать границы опухоли с большей точностью, чем когда-либо.
Ранние исследования явно поддерживают эти возможности. Исследователи сообщают, в июле / августе вопрос о фотохимии и фотобиологии, что методы и устройства, разработанные ими в состоянии быстро и точно различать опухоли головного мозга и нормальной ткани.
Глиобластома мультиформная (GBM), наиболее распространенных и смертельных тип опухоли мозга, был предметом исследования. Поскольку эти опухоли растут быстро и вторгаются в здоровые ткани быстро, пациент выживаемости обычно измеряются в несколько недель или месяцев, несмотря на агрессивное лечение с традиционной хирургии, химиотерапии и облучения. Когда "образ полной" резекция выполняется - не осталось опухоль видна с высоким разрешением, методы визуализации - пациентов медиана выживаемости около 70 недель.
Но полное удаление практически невозможно из-за опухоли агрессивно проникать соседние ткани и неправильной формы, с плохо определенными границами. Кроме того, опухолевые клетки имеют тенденцию мигрировать от создания спутников в других частях мозга. При хирургическом удалении меньше, чем изображение полной, медиана выживаемости составляет менее 19 недель.
"Хотя наша хирургическая целью является удалить как можно больше опухоли насколько возможно, не повреждая здоровые мозга, различия между двумя чрезвычайно трудно", говорит Кит Л. Черная, доктор медицинских наук, нейрохирург, директор Максин Dunitz нейрохирургический институт, отдел нейрохирургии и Комплексная программа опухоли головного мозга.
"Флуоресцентной спектроскопии является одним из нескольких инновационных методов визуализации в развитии, и я думаю, что эволюция этой возможности появились в критически важный момент, потому что мы начинаем видеть обнадеживающие результаты в нескольких терапевтических подходов", продолжает доктор Блэк, который держит Рут и Лоуренс Харви кафедра неврологии в Cedars-Sinai и является одним из авторов статьи журнала. "Ясность, что флуоресцентная технология представляется предложение может обеспечить большую точность в хирургии, а также помочь нам целевой раковых клеток с сочетанием нового, целенаправленные методы лечения."
Способность немедленно анализировать клетки вращается вокруг того факта, что различные состояния метаболических и биохимических компонентов излучают свет по-разному. Подобно тому, как призма расщепляет белый свет на весь спектр цветов, лазерное излучение сосредоточено на ткани переизлучается в цвета определяется свойствами молекул. Анализ цвета в пространстве и времени предоставляет информацию о типов молекул, присутствующих и их конформации.
"С временным разрешением лазерно-индуцированной флуоресцентной спектроскопии мы измеряем как длина волны излучения и времени, что молекулы остаются в возбужденном состоянии, прежде чем вернуться в основное состояние. Это дает информацию о химическом составе тканей, о молекулярных и биохимических изменений, в зависимости от стадии заболевания ", говорит Лаура Марку, кандидат наук, директор биофотоники исследований и технологического развития лаборатории Cedars-Sinai.
Научный сотрудник профессор электротехники и биомедицинской инженерии Витерби школы ОСК технических наук, доктор Марк направляет несколько выпускника USC студентов и научных сотрудников в создание оптических устройств обработки изображений, аппаратных средств и программного обеспечения. Она работает совместно с нейрохирургами и исследователи Максин Dunitz нейрохирургический институт им адаптироваться клинического применения системы к центральной нервной ткани системы, и сотрудничает с кардиологами проводить спектроскопические выявления атеросклероза.