Vėžys kasmet pasaulyje pareikalauja kelių milijonų gyvybių. Nuo jo niekas nėra apsaugotas – liga negailestingai pasiglemžia visų amžiaus grupių žmonės. Todėl mokslininkai visame pasaulyje dirba ne tik ieškodami vaistų, bet ir kurdami tikslesnius diagnostikos metodus. Specialistai sutinka – kuo anksčiau piktybinis navikas aptinkamas, tuo didesni šansai jį sunaikinti. Prie pastarųjų pastangų prisideda ir „Ekspla“.

Amerikos vėžio asociacijos specialistai sutinka, kad ankstyvas vėžio diagnozavimas yra itin svarbus, norint išgelbėti šias gyvybes: „Ankstyva diagnostika ir moderniausias vėžio gydymas yra svarbiausios strategijos siekiant išvengti mirčių nuo krūties vėžio. Ankstyvą krūties vėžį, kai jis yra mažas ir neišplitęs, galima sėkmingai išgydyti. Reguliari diagnostika yra patikimiausias būdas anksti nustatyti krūties vėžį.“

Yra daugybė įprastų ankstyvosios diagnostikos technologijų: rentgeno, ultragarso, magnetinio rezonanso ir kt. Kiekviena iš jų turi savo privalumų ir, deja, trūkumų. Pavyzdžiui, rentgeno spinduliuotė suteikia pakankamą skiriamąją gebą, įranga yra gana pigi ir lengvai eksploatuojama, tačiau joje naudojamas sveikatai pavojingas švitinimas. Ultragarsas yra saugus, ir, palyginus, turi didelę skiriamąją gebą, tačiau jam trūksta jautrumo.

Ankstyva krūties vėžio diagnozei nustatyti rentgeno mamografija yra vienintelė pakankamai jautri technika. Deja, ji turi mažą teigiamą prognozuojamąją vertę (TPV). Be to, yra reikalingi papildomi antriniai tyrimai – kaip, pavyzdžiui, skausmingos biopsijos. Tai sukelia daug fizinių ir psichologinių nepatogumų, yra neefektyvu ekonominiu atžvilgiu.

Fotoakustinis vaizdinimas

Todėl kuriamos visiškai naujos technologijos, kurios neturėtų šių trūkumų. Viena jų – fotoakustinis vaizdinimas. Tai – viena iš sparčiausiai augančių paviršinių ir giliųjų audinių neinvazinės, didelės skiriamosios gebos ir didelio kontrasto vizualizacijos tyrimų sričių.

Fotoakustinis vaizdinimas naudoja molekulių fizines savybes, dėl kurių jos gali trumpam įkaisti ir atvėsti, sugerdamos trumpą tam tikro bangos ilgio šviesos impulsą (keletą nanosekundžių).

Šildant molekulės plečiasi, o vėsdamos susitraukia. Tai sukuria ultragarso bangą, kurią galima užfiksuoti ultragarso jutikliais, leidžiančiais tiksliai nustatyti į lazerio šviesą sureagavusio audinio struktūrą ir lokaciją. Šviesos prasiskverbimas į audinį priklauso nuo audinio optinių savybių ir šviesos impulsų energijos. Be to, skirtingi chromoforai audinyje gali sugerti skirtingų bangos ilgių (arba skirtingų spalvų) šviesą, taip suteikdami funkcinę vaizdinę informaciją.

PAMMOTH

Pirmasis fotoakustinis vaizdas buvo sukurtas beveik prieš du dešimtmečius. Vertinant tokias šio tyrimų metodo savybes, kaip kontrastą, aukštą vaizdo rezoliuciją, ir, palyginti, žemą kainą, susidomėjimas fotoakustiniu vaizdinimu sparčiai auga. Per keletą pastarųjų metų atsirado daug startuolių ir įvairių ES finansuojamų projektų. Vienas jų – PAMMOTH.

PAMMOTH (angl.: Photoacoustic Mammoscopy for evaluating screening-detected lesions in the breast) yra ES finansuojamas konsorciumas, kurį sudaro 9 nariai. Jo tikslas – sukurti naujas diagnostikos priemones, skirtas nustatyti krūties vėžiui ankstyvose stadijose.

PAMMOTH siūlomas prietaisas sujungia neinvazinį 3D fotoakustinį ir ultragarsinį vaizdinimą. Aparatas beveik realiu laiku radiologui pateiks visos krūties erdvinius vaizdus. Ultragarsu radiologas galės vizualizuoti anatominius navikų požymius ir jų dydį, o, naudodamas derinamo bangos ilgio fotoakustinį vaizdinimą, matys naviko kraujagysles. Analizuodamas spektroskopinius fotoakustinius vaizdus, radiologas gaus informaciją apie naviko fiziologiją ir funkcijas – kaip, pavyzdžiui, angiogenezė ir hipoksija.

Šiame projekte „Eksplos“ misija buvo suprojektuoti ir sukurti derinamo bangos ilgio lazerinį šaltinį mėginių tyrimams, kokio dar nebuvo rinkoje.

„Ši sistema yra unikali, nes ji yra viena iš didžiausią impulso energiją turinčių derinamo bangos ilgio lazerinių sistemų pasaulyje. Vienalytis ir efektyvus krūties apšvietimas, kuris yra užtikrinamas lazerio spindulio perdavimui ir tolygiam paskirstymui naudojant daugiagyslę šviesos skaidulų pynę, leidžia aptikti krūties vėžį labai ankstyvoje stadijoje, nustatant tipinį besiformuojantį naviko kapiliarinį tinklą“, – sako „Eksplos“ industrinių lazerių programos vadovas Aldas Juronis.

Pasinaudodama ilgamete patirtimi kuriant ir gaminant derinamo bangos ilgio didelės energijos lazerius, „Ekspla“ pristatė „PhotoSonus“ serijos lazerių šaltinius, kurie skirti naudoti pažangiausiose fotoakustinėse vaizdinimo sistemose. Šie lazeriai turi platų automatiškai derinamą bangos ilgio diapazoną – nuo 660 iki 2300 nm, impulsų energiją gali sudaryti iki 250 mJ, bei galimybę lazerio šviesą perduoti naudojant šviesolaidinę pynę. Todėl „PhotoSonus“ lazeriai yra puikus pasirinkimas bet kuriai fotoakustinei vaizdinimo sistemai, skirtai tirti įvairius biologinius audinius ir kt. medžiagas.

„PhotoSonus“ lazeriuose neseniai buvo įdiegta unikali greitojo bangos ilgio perjungimo funkcija, kuri suteikė galimybę bangos ilgį perjungti lazerio pasikartojimo dažniu, t. y. – kiekvieno lazerio šūvio metu turėti vis kitą pasirinktą bangos ilgį. Tai gali būti labai naudinga stebint molekulių savybių pokyčius per labai trumpą laiką – dešimtųjų ir šimtųjų sekundės dalių.

Daugelio visame pasaulyje atliktų tyrimų metu yra įrodyta, kad fotoakustinis vaizdinimas yra labai efektyvus, diagnozuojant krūties navikus, odos vėžį, skydliaukės mazgelius, osteoartritą, reumatoidinį artritą, o taip pat ankstyvas kraujagyslių ir daugelio kitų ligų stadijas.

Fotoakustinis vaizdinimas taip pat gali būti naudojamas nebiologinių medžiagų tyrimui: neardomiems kompozitinių medžiagų struktūros ir savybių tyrimams, neardomai maisto produktų inspekcijai ir pan.