Какой бы радужной ни была эта картина, рак шейки матки по-прежнему уносит слишком много жизней. Тысячи американских женщин по-прежнему умирают от этой болезни каждый год, и сотни тысяч других женщин во всем мире постигает та же участь — грустная, суровая статистика, которая демонстрирует сохраняющуюся потребность в более совершенных методах скрининга для раннего выявления большего числа случаев заболевания. , когда это наиболее поддается лечению.Теперь группа исследователей из Центрально-Южного университета в Китае продемонстрировала, что метод, известный как фотоакустическая визуализация, который уже исследуется для обнаружения рака кожи или груди и для мониторинга терапии, также может стать новым, более быстрым, дешевым и неинвазивный метод выявления, диагностики и определения стадии рака шейки матки с высокой точностью.
Их работа опубликована в новой статье в журнале Оптического общества Biomedical Optics Express.В этой статье исследователи описывают, как они исследовали 30 образцов ткани шейки матки с помощью фотоакустической визуализации. Некоторые образцы были взяты у здоровых женщин, а некоторые образцы содержали раковые клетки опухоли шейки матки.
Они обнаружили, что фотоакустическая визуализация может отличить злокачественную ткань от нормальной и может оценить стадию рака.«Наши результаты показывают, что фотоакустическая визуализация может иметь большой потенциал в клинической диагностике рака шейки матки», — сказал Цзяин Сяо, доцент кафедры биомедицинской инженерии Центрального Южного университета, руководивший исследованием. «Этот метод неинвазивен и позволяет обнаруживать поражения в цервикальном канале, которые обычные методы не могут обнаружить. Фотоакустическая визуализация также может более эффективно оценить глубину инвазии шейных поражений ».
Распространенный рак среди женщинПо данным Национального института здоровья (NIH), рак шейки матки является третьим по распространенности раком среди женщин во всем мире и второй по частоте причиной смерти от рака во всем мире, унося почти 300 000 жизней каждый год во всем мире. В Соединенных Штатах рак шейки матки также является одним из наиболее распространенных видов рака, поражающих женщин, и, по оценкам Национального института здоровья, в 2014 году более 12 000 женщин будут диагностированы с этим заболеванием, и более 4000 умрут от него. Скрининг на рак и стандартные тесты имеют решающее значение для предотвращения смерти от рака, потому что случаи, выявленные на ранней стадии, часто легче поддаются лечению.
По словам Сяо, одним из традиционных методов обследования является кольпоскопия — методика, при которой врачи используют специальное увеличительное устройство для осмотра вульвы, влагалища и шейки матки и выявления подозрительных поражений, которые затем подвергаются биопсии.Хотя кольпоскопия эффективна при обнаружении поражений вокруг внешнего отверстия шейки матки, а биопсия шейки матки считается золотым стандартом диагностики рака шейки матки, эти традиционные методы требуют больших затрат времени и труда, а также дороги. Более того, кольпоскопия может пропустить некоторые раковые образования.
Например, Сяо объяснил, что значительное количество случаев рака шейки матки начинается с поражений в цервикальном канале, но внутреннюю часть цервикального канала нельзя непосредственно наблюдать с помощью кольпоскопии. Из-за этого эти поражения не могут быть обнаружены до тех пор, пока рак не разовьется и не распространился на другие ткани.
«Таким образом, все еще существует необходимость в разработке новых диагностических технологий с более высокой точностью, более глубоким проникновением, более крупными областями сканирования и более низкой стоимостью для рутинных тестов на рак шейки матки», — сказал Сяо.Новый инструмент обнаружения рака: фотоакустическая визуализацияПо словам Сяо, фотоакустическая визуализация (PAI) — это гибридный метод оптической визуализации, который сочетает в себе высокий оптический контраст чистого оптического изображения с высоким пространственным разрешением и глубиной ультразвуковой визуализации.
В фотоакустической визуализации короткие лазерные импульсы используются для облучения биологических тканей. Часть энергии лазера поглощается тканями и преобразуется в тепло, что приводит к быстрому тепловому расширению внутри тканей, которое производит ультразвуковые волны. Затем генерируемые волны обнаруживаются ультразвуковым датчиком для формирования фотоакустических изображений тканей.
По словам Сяо, на сегодняшний день фотоакустическая визуализация используется для диагностики различных видов рака с различными конфигурациями сканирования. «Их цель — изучить возможность фотоакустической визуализации для диагностики рака шейки матки», — добавил он.При использовании гемоглобина в качестве контрастного вещества или индикатора фотоакустическая визуализация очень чувствительна к аномальному ангиогенезу, аномальному образованию новых кровеносных сосудов, который является признаком раковых опухолей.
«Из-за более высокой концентрации гемоглобина аномальный ангиогенез имеет более высокое оптическое поглощение в определенных длинах волн, чем нормальные ткани», — объяснил Сяо. Если вы облучаете ткань коротким лазерным импульсом, часть с аномальным ангиогенезом будет поглощать больше лазерной энергии, чем окружающие ткани, и производить другую акустическую сигнатуру. Используя ультразвуковые детекторы, исследователи могут отображать эти фотоакустические сигналы и определять расположение поражений.В своей новой статье Сяо и его коллеги провели 30 экспериментов in vitro с образцами тканей, представляющих различные стадии рака.
В каждом эксперименте исследователи вставляли один кусок нормальной ткани шейки матки и один фрагмент поражения шейки матки одного и того же человека в цилиндрический фантом для одновременной фотоакустической визуализации. Часть каждого образца также отправляли на гистологическую оценку для кросс-фотоакустической визуализации.
Обрабатывая все данные фотоакустического изображения с помощью компьютерных программ, ученые получают 2-мерное фотоакустическое изображение на лице, называемое изображением проекции максимальной амплитуды глубины (DMAP), которое показывает распределение оптического поглощения или фотоакустический контраст образца. Изображение может помочь ученым определить местоположение поражения и оценить различные стадии рака шейки матки.«Наблюдается более сильная абсорбция из поражений шейки матки по сравнению с нормальной тканью», — сказал Сяо. Статистические результаты также показывают, что среднее оптическое поглощение (МОА) поражений шейки матки тесно связано с тяжестью рака шейки матки.
По сравнению с другими методами скрининга шейки матки, добавил Сяо, фотоакустическая визуализация также имеет гораздо большую глубину проникновения за счет использования ультразвука в качестве локализирующего сигнала, который рассеивается меньше, чем свет. Следовательно, распределение оптического поглощения может быть получено глубоко в биологической ткани.
По словам Сяо, хотя эта работа является предварительной, она обеспечивает прочную экспериментальную основу для будущих исследований, впервые демонстрируя, что фотоакустическая визуализация может улучшить диагностику и помочь спасти жизни. Следующий шаг, добавил он, — доказать применимость фотоакустической визуализации на моделях опухолей и, в конечном итоге, на пациентах.
«Наша конечная цель — разработать эндоскопический зонд для фотоакустической визуализации, сканирующий цервикальный канал, который был бы более быстрым, дешевым и неинвазивным методом диагностики рака шейки матки», — сказал Сяо.