Ученые «пролили свет» на опухоли мозга

При операциях по онкологическим показаниям хирурги стремятся удалить опухоль, при этом, не задев здоровые ткани. Опухоли головного мозга склонны распространяться и проникать в окружающие ткани, поэтому точное определение их границ – задача трудная и важная. Недавние исследования показали, что известная оптическая техника может точно установить местоположение опухоли и менее чем за минуту предоставить ее изображение, тогда как стандартная процедура визуализации занимает много часов.

Чтобы выявить структуру тканей, а также определить наличие раковых клеток, врачи обычно используют кислотные красители, такие как гетоксилин или эозин. Точная диагностика во многих случаях требует целого дня, а часть опухоли может остаться незамеченной. Потребуется повторная операция, сопряженная с дополнительным риском.

Новая технология не требует маркирования или окрашивание тканей. Вместо этого в ткань направляются короткие (200 фс) лазерные импульсы. Когда 3 фотона лазерного излучения встречаются в одном месте в одно время, они вступают во взаимодействие с нелинейными оптическими свойствами тканей. В результате, с помощью известного оптического феномена под названием «генерация второй и третьей гармоники», возникает единичный фотон.

Входящие и выходящие фотоны имеют различную длину волны. Длина входящего фотона (1200 нанометров) является достаточной для глубокого проникновения в ткани. Единичный фотон на выходе имеет длину 400-600 нанометров. Сокращение длины волны приводит к рассеиванию фотона в тканях. Рассеянный фотон несет в себе информацию о ткани, и когда он достигает высокочувствительного фотоумножителя, то позволяет медикам увидеть внутреннюю структуру тканей.

Исследователи из разных областей давно используют данную технологию, для получения, например, изображений насекомых или икринок рыб. Впервые она была применена для анализа глиальных опухолей мозга. Такие опухоли представляют наибольшую опасность, поскольку трудно удалить раковые клетки с помощью хирургии, облучения или химиотерапии, не нанеся урон здоровым тканям мозга.

Ученые провели испытания на образцах глиальных опухолей человека и обнаружили, что технология по качеству не уступает, а возможно и превосходит, традиционные методы визуализации. Большинство изображений были получены менее чем за минуту.

В настоящий момент разрабатывается портативный прибор для использования во время операций. Входящий лазерный импульс проникает лишь на глубину до 0.001 мм, поэтому для доставки фотона будет использована игла. С помощью новой технологии можно будет получать достоверные сведения об опухоли не только во время операции, но и до нее.