Nový typ zobrazovací metody by v budoucnu mohl diagnostikovat nádory a fibrózy hluboko v tkáni, aniž se poškodí. Metoda je založena na interakci světla s biologickými molekulami, při níž hraje zásadní roli polarizace fotonů, uvedli zástupci Akademie věd ČR (AV) v tiskové zprávě. Vědcům z brněnského Ústavu přístrojové techniky AV se podařilo postup poprvé aplikovat skrze optická vlákna o tloušťce lidského vlasu. Článek o výzkumu zveřejnil časopis Optica.
Podle AV sice současné zobrazovací metody jako rentgen, výpočetní tomograf (CT) nebo ultrazvuk umožňují pohled hluboko do tkání zcela neinvazivně, nová zobrazovací metoda však z vyšetření poskytne mnohem více detailních informací pro přesnější diagnózu. Zobrazí a vzájemně odliší různé části tkáně, jako je myosin a kolagen, hluboko uvnitř těla s vysokým rozlišením, srovnatelným s běžným mikroskopem.
Vývojem technologie zobrazování pomocí multimodových optických vláken se na ÚPT zabývá vědecká skupina Komplexní fotoniky. Cílem jejího výzkumu podle AV je pomoci tomu, aby klasickou biopsii, při které dochází ke skutečnému odběru tkáně, nahradila optická biopsie. Ta umožňuje určit onemocnění z informací získaných zobrazením uvnitř těla po zavedení miniaturního endoskopu. Výhodou je, že při takovém vyšetření dojde jen k velmi malému poškození okolní tkáně.
"Ten sen o optické biopsii je už ve vědeckém oboru poměrně dlouho. V podstatě jde o to, jakým způsobem získat chemickou informaci přímo uvnitř tkáně. To v současné době není možné, a proto se dělají biopsie, které se pak odesílají do speciálních laboratoří, kde se chemicky upravují a na základě toho získáme nějakou představu o rozložení důležitých biologických molekul v dané tkáni. Toto by šlo nahradit právě pomocí optické metody," sdělil vedoucí skupiny Komplexní fotoniky Tomáš Čižmár.
"Náš příspěvek je, že se nám to podařilo implementovat pomocí miniaturního endoskopu, který je silný asi jako silný vlas. Takže i v poměrně citlivých částech těla nebo citlivých orgánech, jako je třeba pancreas (slinivka břišní, pozn. redakce), by člověk nenadělal paseku a byl by schopen ty obrazy získat okamžitě," popsal vědec.
Vědec zároveň upozornil, že technologie je zatím ve fázi vývoje. "Zatím se pohybujeme pořád, řekněme, v umělých podmínkách. Což znamená, že studujeme post mortem vzorky z myších modelů. Ten transfer do lékařské vědy bude trvat hodně dlouho," řekl Čižmár.
"Nelineární metody jsou pro zobrazování biologických vzorků velmi důležité. Ačkoli máme ještě před sebou velký kus cesty, ukázka tohoto typu pokročilého nelineárního zobrazování prostřednictvím multimodového vlákna otevírá mnoho možností pro další aplikace vláknových endoskopů," sdělila pak k metodě Johanna Trägårdh, vedoucí týmu pro nelineární zobrazování optickými vlákny.
Oblast optické biopsie využívá také další nelineární zobrazovací metody, jako je například koherentní Ramanova spektroskopie. Pomocí ní odborníci v tkáni rozliší třeba lipidy a proteiny. Tuto metodu podle AV Čižmárův tým aplikoval pomocí miniaturního optického vlákna. Výsledky výzkumu publikoval předloni.
V současném výzkumu podle Čižmára tým v podstatě ukázal, že je chemické zobrazovací metody založené na pokročilých verzích Rahmanovy spektroskopie schopen aplikovat. Výzkum by mohl pomoci i v oblasti neurověd, ostatně právě na aplikace cílené na neurovědy se Čižmárova skupina primárně zaměřuje. Čižmár sdělil, že holografická endoskopie se začala vyvíjet jako nástroj pro studování neuronových okruhů uvnitř zvířecích modelů. Podotkl, že nedostupnost technologie, která by zobrazila interakci neuronů uvnitř živé tkáně také v podstatě znemožňuje rychlý výzkum oblastí, kde dochází patologiím - například Alzheimerově chorobě. "My se snažíme tuto díru technologicky zaplnit," uzavřel výzkumník.
