Mezoskopia optoakustyczna zrewolucjonizuje medycynę
Choroby skóry w dużym stopniu wpływają na społeczeństwo, zarówno na poziomie społeczno-gospodarczym, jak i na poziomie ochrony zdrowia. Stosowane obecnie nowoczesne optyczne techniki obrazowania, takie jak dermoskopia i mikroskopia konfokalna, zapewniają tylko częściowy widok skóry i są bardzo podatne na rozpraszanie światła, co ogranicza głębokość penetracji do kilkuset mikrometrów. Te techniki optyczne nie zapewniają wizualizacji pełnej głębokości skóry, która wynosi około 1,5 mm. Ponieważ struktura naczyń krwionośnych skóry odzwierciedla objawy różnych chorób, którymi zajmują się różne dziedziny medycyny, opracowanie metody obrazowania pozwalającej na wizualizację naczyń krwionośnych skóry jest bardzo pożądane. Chociaż technika optycznej tomografii koherencyjnej (OCT) umożliwia obrazowanie na głębokości nieznacznie większej niż kilkaset mikrometrów dzięki zastosowaniu bramkowania koherencyjnego, charakter mechanizmu kontrastowania nie rozwiązuje kwestii dotyczących związków istotnych pod względem biologicznym, takich jak hemoglobina. Podobnie ultradźwięki mogą przenikać w głąb tkanki, ale z kolei ta technika obrazowania opiera się na stosowaniu środków zewnętrznych do rozwiązywania kwestii hemoglobiny w wysokiej rozdzielczości. Dzięki finansowaniu ze środków UE zespół projektu HIFI (Hybrid fluorescence optoacoustic imaging) ocenił możliwości nowego systemu do mezoskopii optoakustycznej do obrazowania skóry. Cechą wyróżniającą tę technologię jest zastosowanie czujników optoakustycznych, które mogą wykrywać sygnały szerokopasmowe o częstotliwości w zakresie od kilkudziesięciu MHz do prawie 180 MHz. Takie możliwości szerokopasmowe umożliwiają obrazowanie obiektów w różnych skalach, od ~5 μm do ~100 μm głęboko w tkance (~4 mm). System został zminiaturyzowany, aby ułatwić użytkownikom ręczną obsługę. Dzięki zastosowaniu materiałów podobnych do tkanek naukowcy potwierdzili zdolność systemu do obrazowania małych struktur określanych jako najmniejsze naczynia włosowate skóry, jak również większych naczyń w głębokich warstwach skóry właściwej. Ponadto zrekonstruowane obrazy z kolejnych doświadczeń in vivo przedstawiały również całą strukturę naczyń skóry oraz dodatkowe elementy naskórka, takie jak warstwa podstawna naskórka i warstwa rogowa naskórka. Układ naczyniowy zobrazowano dzięki silnym sygnałom optoakustycznym generowanym przez hemoglobinę. Była to pierwsza demonstracja in vivo możliwości wykorzystania struktur naczyniowych skóry do celów diagnostycznych. Wyniki badań pilotażowych dotyczących chorób skóry, takich jak łuszczyca, egzema, zapalenie naczyń krwionośnych i naczyniak, sugerują, że system ma ogromny potencjał, aby w dalekiej perspektywie wpłynąć na diagnostykę chorób skóry i strategie leczenia. Ponieważ układ naczyniowy skóry odzwierciedla objawy nie tylko chorób związanych ze skórą, ale także inne zmiany złośliwe (np. cukrzycę lub nadciśnienie), oczekuje się, że mezoskopia optoakustyczna rozwinie się nie tylko w dziedzinie dermatologii. Aby przygotować technologię do zastosowań klinicznych, zespół projektu HIFI, po skonstruowaniu prototypu koncepcyjnego, rozpoczął prace nad budową stabilnego systemu, badał granice jego możliwości obrazowania, zidentyfikował specyficzne potrzeby kliniczne wykraczające poza dziedzinę chorób skóry, a także zmierzył ilościowo rzeczywisty wpływ systemu w danym środowisku klinicznym.
Słowa kluczowe
Tomografia optoakustyczna, tkanka ludzka, fale ultradźwiękowe, choroby skóry, obrazowanie
