La tomografia per fluorescència és una tècnica d’imatge utilitzada principalment en diagnòstics in vivo. Es basa en l’ús de fluorescents colorants que serveixen de biomarcadors. La tècnica ara s’utilitza principalment en estudis de recerca o prenatals.
Què és la tomografia per fluorescència?
La tomografia de fluorescència detecta i quantifica la tridimensional de biomarcadors fluorescents en teixits biològics. La figura mostra la injecció de biomarcador. La tomografia de fluorescència detecta i quantifica la tridimensional de biomarcadors fluorescents en teixits biològics. Els anomenats fluoròfors, és a dir, les substàncies fluorescents, absorbeixen primer radiació electromagnètica en el rang d’infrarojos propers. A continuació, reemeten radiació en un estat d'energia lleugerament inferior. Aquest comportament de les biomolècules s’anomena fluorescència. El absorció i l'emissió té lloc en el rang de longituds d'ona entre 700 - 900 nm de l'espectre electromagnètic. Les polimetines s’utilitzen generalment com a fluoròfors. Aquests són colorants que tenen parells d’electrons conjugats a la molècula i, per tant, són capaços d’acceptar fotons per excitar els electrons. Aquesta energia es torna a alliberar amb l’emissió de llum i la formació de calor. A mesura que el colorant fluorescent brilla, és així al cos es pot visualitzar. Els fluoròfors, com els agents de contrast, s’utilitzen en altres procediments d’imatge. Es poden aplicar per via intravenosa o oral, segons la zona d’aplicació. La tomografia amb fluorescència també és adequada per a la seva utilització en imatges moleculars.
Funció, efecte i objectius
L’aplicació de la tomografia de fluorescència sol tenir lloc en el rang d’infrarojos propers, perquè la llum infraroja d’ones curtes pot travessar fàcilment el teixit corporal. Només aigua i hemoglobina són capaços d’absorbir la radiació en aquest rang de longituds d’ona. En un teixit típic, hemoglobina és responsable aproximadament del 34 al 64 per cent del absorció. Per tant, és el factor determinant d’aquest procediment. Hi ha una finestra espectral que oscil·la entre 700 i 900 nanòmetres. La radiació del fluorescent colorants també es troba en aquest rang de longituds d'ona. Per tant, la llum infraroja d’ones curtes pot penetrar bé en el teixit biològic. Residual absorció i la dispersió de la radiació són factors limitants del mètode, de manera que la seva aplicació es limita a petits volums de teixit. Els fluoròfors que s’utilitzen avui en dia són principalment colorants fluorescents del grup de la polimetina. No obstant això, atès que aquests colorants es destrueixen lentament després de l'exposició, la seva aplicació és considerablement limitada. Com a alternativa, es poden utilitzar punts quàntics fets de materials semiconductors. Són nanocossos, però poden contenir-los seleni, arsènic i cadmi, de manera que en principi s’ha de descartar el seu ús en humans. Proteïnes, els oligonucleids o els pèptids actuen com a lligands per a la conjugació amb els colorants fluorescents. En casos excepcionals, també s’utilitzen colorants fluorescents no conjugats. Per exemple, el colorant fluorescent "verd indocianina" s'ha utilitzat en humans com a agent de contrast in angiografia des de 1959. Actualment, els biomarcadors fluorescents conjugats no estan aprovats en humans. Per tant, per a la investigació d’aplicacions per a la tomografia amb fluorescència, avui només es realitzen experiments amb animals. En aquests experiments, el biomarcador de fluorescència s’aplica per via intravenosa i després s’examina la distribució del colorant i la seva acumulació en el teixit investigat de manera resolta en el temps. La superfície corporal de l’animal s’escaneja amb un làser NIR. Durant aquest procés, una càmera registra la radiació emesa pel biomarcador fluorescent i reuneix les imatges en una pel·lícula en 3D. Això permet fer un seguiment del recorregut del biomarcador. Al mateix temps, el volum del teixit marcat també es pot registrar, cosa que permet estimar si es pot tractar de teixit tumoral. Avui en dia, la tomografia per fluorescència s’utilitza de diverses maneres en estudis preclínics. Tot i això, també s’està fent un treball intensiu sobre possibles aplicacions en diagnòstic humà. En aquest context, la investigació per a la seva aplicació a càncer diagnòstics, especialment per a càncer de mama, té un paper destacat. Per exemple, la fluorescència mamografia es creu que pot ser un mètode de detecció ràpid i rendible càncer de mama. Ja el 2000, Schering AG presentava un verd indocianina modificat com a agent de contrast per a aquest procediment. Tot i això, encara no hi ha una aprovació disponible. Una aplicació per al control de limfa també s'està discutint el flux. Un altre camp d'aplicació potencial seria l'ús del procediment per a l'avaluació de riscos a càncer pacients. La tomografia amb fluorescència també té un gran potencial per a la detecció precoç de reumatoides artritis.
Riscos, efectes secundaris i perills
La tomografia amb fluorescència té diversos avantatges respecte d’altres tècniques d’imatge. És una tècnica molt sensible en la qual fins i tot quantitats mínimes de fluoròfor són suficients per a la imatge. Per tant, la seva sensibilitat és comparable a la medicina nuclear PET (tomografia per emissió de positrons) i SPECT (emissió d’un sol fotó tomografia assistida per ordinador). En aquest sentit, és fins i tot superior a la ressonància magnètica (imatges per ressonància magnètica). A més, la tomografia per fluorescència és un procediment molt econòmic. Això s’aplica a la inversió en equips i al funcionament de l’equip, així com a la realització de l’examen. A més, no hi ha exposició a la radiació. Un desavantatge, però, és que la resolució espacial disminueix dràsticament amb l’augment de la profunditat corporal a causa de les altes pèrdues de dispersió. Per tant, només es poden examinar superfícies de teixit petites. En humans, el òrgans interns actualment no es pot fer una bona imatge. No obstant això, hi ha intents de limitar els efectes de dispersió mitjançant el desenvolupament de mètodes selectius en temps d'execució. En aquest procés, els fotons fortament dispersos se separen dels únics fotons lleugerament dispersos. Aquest procés encara no està completament desenvolupat. També és necessària una investigació addicional en el desenvolupament d’un biomarcador de fluorescència adequat. Els biomarcadors de fluorescència actuals no estan aprovats per al seu ús en humans. Els colorants que s’utilitzen actualment es degraden per exposició a la llum, cosa que suposa un desavantatge considerable per al seu ús. Les alternatives possibles són els anomenats punts quàntics fets de materials semiconductors. No obstant això, a causa del seu contingut en substàncies tòxiques, com ara cadmi or arsènic, no són adequats per a l'ús de diagnòstics in vivo en humans.
