Фотоакустическая и магнитно-резонансная томография визуализирует кровоток и уровень оксигенации в тканях опухоли головного мозга

Совмещенные трехмерные анатомические изображения, полученные с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ), и соответствующие функциональные изображения, полученные с помощью многоспектральной оптоакустической томографии (MSOT), были наложены на опорные ориентиры.

Диагностика рака и мониторинг терапии переместились в новое измерение с помощью * STAR исследования, которое разработало новый, неинвазивный подход, с высокой разрешающей способностью к визуализации опухолей головного мозга, путем комбинирования фотоакустики с методами магнитно-резонансной томография (МРТ).

Для того чтобы терапия рака была эффективна, необходима ранняя диагностика и выявление злокачественных опухолей, а также глубокое понимание их метаболизма. Текущая диагностика использует обычные методы визуализации, а также сочетание МРТ и позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) на доклинических и клинических стадиях.

В рамках этих методов, МРТ позволяет получить подробные анатомические изображения опухоли головного мозга, в то время как ПЭТ предоставляет функциональную и метаболическую информацию, путем детектирования гамма-излучения от радиоактивного соединения. Тем не менее, ПЭТ предоставляет относительно низкое пространственное разрешение, и оно не может быть использовано слишком долго или часто из-за использования радиоактивных материалов.

И только теперь, доктор Малини Оливо и сотрудники из Singapore Bioimaging Consortium объединили МРТ с мультиспектральной оптоакустической томографией (MSOT), вместо ПЭТ. Эта техника в отличие, от ПЭТ, не использует радиоактивное излучение, а изображения получаются вследствие того, что лазерное излучение возбуждает специальные светопоглощающие компоненты, в результате чего, ткани расширяются из-за термоупругости. Это создает акустические волны, распространяющиеся через ткань и его окружение, и эти волны фиксируются и преобразуются с помощью датчиков в ультразвуковые изображения .

"MSOT продуцирует анатомические, функциональные и молекулярные данные, в то время как МРТ хорошо визуализирует анатомию мягких тканей и предоставляет различную последовательность изображений для различных физиологических состояний, « объясняет Оливо.

Поскольку в опухолях отмечается аномальный метаболизм глюкозы, исследователи наблюдали за поглощением и метаболизмом меченых красителем сахаров на моделях мышей с опухолью головного мозга. Они отслеживали распределение введенного внутривенно красителя в головном мозге ,путем раздельного получения МРТ и MSOT изображений. Далее, они накладывали друг на друга оба типа изображений с использованием эталонных ориентиров внутри мозга для того, чтобы создать пространственно коррелированные трехмерные изображения.

Краситель накапливается в опухоли и контралатеральных областях головного мозга в первый час после инъекции. Впоследствии он начал выходить из контралатеральной стороны, но оставался на стороне опухоли до 48 часов после инъекции. Это обеспечивало высокое контрастирование опухоли, по сравнению со здоровой тканью, и являлось хорошим фактором для диагностической визуализации.

"Такое биораспределение красителя может предоставить больше информации с помощью других методик МРТ и MSOT , таких как состояние оксигенации и васкуляризации, может дать более глубокое представление о физиологии опухоли, « говорит Оливо.

Команда доктора Оливо планирует дальнейшее изучение возможности применения мультимодального подхода к диагностике и терапии рака. "В последующих исследованиях, мы можем контролировать образование кровеносных сосудов и оксигенацию в опухолях, в процессе их роста, а также изменения кровотока в опухоли, в ответ на противоопухолевую лекарственную терапию, чтобы оценить эффективность препарата", добавляет она.