Меланома является пятым по распространенности типом рака в Соединенных Штатах, и показатели заболеваемости растут быстрее, чем показатели любого другого рака. Это также самая смертоносная форма рака кожи, вызывающая более 75 процентов смертей от рака кожи.По словам дерматолога Линн Корнелиус, одного из соавторов исследования, чем толще опухоль меланомы, тем больше вероятность ее распространения и смертельного исхода.
Возможность измерить глубину опухоли in vivo позволяет врачам более точно определять прогнозы — возможно, во время первоначальной оценки — и соответственно планировать лечение и операции.Проблема в том, что современные методы не могут точно измерить опухоль пациента. Поскольку кожа рассеивает свет, оптические методы с высоким разрешением не достигают достаточно глубины. «Ничего подобного на самом деле недостаточно, чтобы обеспечить проникновение от двух до четырех миллиметров, которое, по крайней мере, необходимо для диагностики меланомы, прогноза или хирургического планирования», — говорит инженер Лихонг Ван, еще один соавтор статьи Optics Letters.
Исследователи пробовали другие методы, но они не намного лучше. Высокочастотный ультразвук не обеспечивает достаточного контраста изображения, а магнитно-резонансная томография и позитронно-эмиссионная томография имеют недостаточное разрешение и требуют дорогих и громоздких инструментов.
«Любой тип тканевой диагностики на данном этапе требует взятия ткани у человека, ее обработки и изучения под микроскопом», — говорит Корнелиус.Но поскольку взятие биопсии часто включает удаление только части опухоли — например, когда она находится в косметически чувствительной области, — предварительные измерения глубины опухоли не всегда надежны.
Если во время удаления хирург обнаруживает, что опухоль уходит глубже, чем предполагалось изначально, пациенту может потребоваться еще одна операция.Недавно исследователи, в том числе Ванга, применили подход, называемый фотоакустической микроскопией, который может точно измерить опухоли меланомы непосредственно на коже пациента, что позволяет врачам избежать неопределенности в некоторых обстоятельствах.Этот метод основан на фотоакустическом эффекте, при котором свет преобразуется в колебания. В случае нового устройства лазерный луч падает на кожу в месте опухоли.
Меланин, пигмент кожи, который также присутствует в опухолях, поглощает свет, энергия которого преобразуется в высокочастотные акустические волны. В отличие от света, акустические волны не так сильно рассеиваются при прохождении через кожу. Опухолевые клетки будут производить больше меланина, чем окружающие здоровые клетки кожи, и в результате акустические волны можно использовать для картирования всей опухоли с высоким разрешением. В устройстве есть детектор, который затем может преобразовывать акустический сигнал в трехмерное изображение на экране.
Ван, Корнелиус и их коллеги ранее создали аналогичное настольное устройство, которое направляет лазер прямо на опухоль. Но поглощается так много света, что очень мало проникает в нижние слои опухоли.
Однако последняя версия является не только портативной, но и обеспечивает свет вокруг опухоли и под ней, что создает яркое изображение дна опухоли и точное измерение ее глубины.Исследователи протестировали свое устройство как на искусственных опухолях из черного желатина, так и на настоящих на живых мышах, показав, что прибор может точно измерять глубину опухолей — и делать это в живой ткани.По словам Корнелиуса, изначально этот инструмент будет использоваться в основном для улучшения того, как врачи планируют операции и готовятся к ним.
Но что особенно интересно, добавляет она, это то, что с его помощью можно измерить весь объем опухоли, чего никогда не было при меланоме. Если исследователи смогут определить, как объем соотносится с исходами рака, тогда этот инструмент может дать врачам новый тип измерения для диагностики и прогноза.
В настоящее время исследователи проводят дальнейшие испытания на людях. Новое устройство должно доказать свою эффективность в клинических испытаниях, прежде чем оно станет широко доступным.
Но в остальном, по словам Ванга, устройство практически готово к коммерциализации.