La tomographie par fluorescence est une technique d'imagerie utilisée principalement dans le diagnostic in vivo. Il est basé sur l'utilisation de fluorescents teintures qui servent de biomarqueurs. La technique est maintenant principalement utilisée dans la recherche ou les études prénatales.
Qu'est-ce que la tomographie par fluorescence?
La tomographie par fluorescence détecte et quantifie le tridimensionnel distribution de biomarqueurs fluorescents dans les tissus biologiques. La figure montre l'injection de biomarqueur. La tomographie par fluorescence détecte et quantifie le tridimensionnel distribution de biomarqueurs fluorescents dans les tissus biologiques. Les soi-disant fluorophores, c'est-à-dire les substances fluorescentes, absorbent d'abord un rayonnement électromagnétique dans le domaine du proche infrarouge. Ils réémettent ensuite un rayonnement dans un état d'énergie légèrement inférieur. Ce comportement des biomolécules est appelé fluorescence. Le absorption et l'émission a lieu dans la gamme de longueurs d'onde entre 700 et 900 nm du spectre électromagnétique. Les polyméthines sont généralement utilisées comme fluorophores. Ceux-ci sont teintures qui ont des paires d'électrons de conjugaison dans la molécule et sont donc capables d'accepter des photons pour exciter les électrons. Cette énergie est ensuite à nouveau libérée avec l'émission de lumière et la formation de chaleur. Lorsque le colorant fluorescent brille, son distribution dans le corps peut être visualisé. Les fluorophores, comme les agents de contraste, sont utilisés dans d'autres procédures d'imagerie. Ils peuvent être appliqués par voie intraveineuse ou orale, selon le domaine d'application. La tomographie par fluorescence convient également pour une utilisation en imagerie moléculaire.
Fonction, effet et objectifs
L'application de la tomographie par fluorescence a généralement lieu dans le proche infrarouge, car la lumière infrarouge à ondes courtes peut facilement traverser les tissus corporels. Seul d'eau ainsi que hémoglobine sont capables d'absorber le rayonnement dans cette gamme de longueurs d'onde. Dans un tissu typique, hémoglobine est responsable d'environ 34 à 64 pour cent des absorption. C'est donc le facteur déterminant de cette procédure. Il existe une fenêtre spectrale comprise entre 700 et 900 nanomètres. Le rayonnement du fluorescent teintures se trouve également dans cette gamme de longueurs d'onde. Par conséquent, la lumière infrarouge à ondes courtes peut bien pénétrer les tissus biologiques. Résiduel absorption et la diffusion du rayonnement sont des facteurs limitants de la méthode, de sorte que son application est limitée à de petits volumes de tissu. Les fluorophores utilisés aujourd'hui sont principalement des colorants fluorescents du groupe polyméthine. Cependant, étant donné que ces colorants sont lentement détruits lors de l'exposition, leur application est considérablement limitée. En variante, des points quantiques constitués de matériaux semi-conducteurs peuvent être utilisés. Ce sont des nanocorps, mais ils peuvent contenir sélénium, arsenic ainsi que cadmium, leur utilisation chez l'homme doit donc être exclue en principe. Protéines, les oligonucléides ou les peptides agissent comme des ligands pour la conjugaison avec les colorants fluorescents. Dans des cas exceptionnels, des colorants fluorescents non conjugués sont également utilisés. Par exemple, le colorant fluorescent «vert d'indocyanine» a été utilisé chez l'homme comme agent de contraste in angiographie depuis 1959. Les biomarqueurs fluorescents conjugués ne sont actuellement pas approuvés chez l'homme. Par conséquent, pour la recherche d'application pour la tomographie par fluorescence, seules des expériences animales sont effectuées aujourd'hui. Dans ces expériences, le biomarqueur de fluorescence est appliqué par voie intraveineuse, puis la distribution du colorant et son accumulation dans le tissu étudié sont examinées de manière résolue dans le temps. La surface corporelle de l'animal est scannée avec un laser NIR. Au cours de ce processus, une caméra enregistre le rayonnement émis par le biomarqueur fluorescent et assemble les images dans un film 3D. Cela permet de suivre le chemin du biomarqueur. Dans le même temps, le le volume du tissu marqué peut également être enregistré, ce qui permet d'estimer s'il peut s'agir d'un tissu tumoral. Aujourd'hui, la tomographie par fluorescence est utilisée de différentes manières dans les études précliniques. Cependant, un travail intensif est également en cours sur les applications possibles dans le diagnostic humain. Dans ce contexte, la recherche pour son application en cancer diagnostics, en particulier pour cancer du sein, joue un rôle de premier plan. Par exemple, la fluorescence mammographie est considérée comme ayant le potentiel d'être une méthode de dépistage rapide et rentable pour cancer du sein. Dès 2000, Schering AG présentait un vert d'indocyanine modifié comme agent de contraste pour cette procédure, mais une approbation n'est pas encore disponible. Une application pour le contrôle de lymphe le flux est également discuté. Un autre champ d'application potentiel serait l'utilisation de la procédure d'évaluation des risques cancer les patients. La tomographie par fluorescence a également un grand potentiel pour la détection précoce des rhumatoïdes arthrite.
Risques, effets secondaires et dangers
La tomographie par fluorescence présente plusieurs avantages par rapport à certaines autres techniques d'imagerie. C'est une technique très sensible dans laquelle même des quantités infimes de fluorophore sont suffisantes pour l'imagerie. Ainsi, sa sensibilité est comparable à la TEP de médecine nucléaire (tomographie par émission de positrons) et SPECT (émission de photons uniques tomodensitométrie). À cet égard, il est même supérieur à l'IRM (imagerie par résonance magnétique). De plus, la tomographie par fluorescence est une procédure très peu coûteuse. Cela s'applique à l'investissement en équipement et au fonctionnement de l'équipement ainsi qu'à la réalisation de l'examen. De plus, il n'y a pas d'exposition aux radiations. Un inconvénient, cependant, est que la résolution spatiale diminue considérablement avec l'augmentation de la profondeur du corps en raison des pertes de diffusion élevées. Par conséquent, seules les petites surfaces tissulaires peuvent être examinées. Chez les humains, le les organes internes ne peut actuellement pas être correctement photographié. Cependant, il existe des tentatives pour limiter les effets de diffusion en développant des méthodes sélectives à l'exécution. Dans ce processus, les photons fortement diffusés sont séparés des seuls photons légèrement diffusés. Ce processus n'est pas encore complètement développé. Il existe également un besoin de recherches supplémentaires dans le développement d'un biomarqueur de fluorescence approprié. Les biomarqueurs de fluorescence actuels ne sont pas approuvés pour une utilisation chez l'homme. Les colorants actuellement utilisés sont dégradés par exposition à la lumière, ce qui est un inconvénient considérable pour leur utilisation. Les alternatives possibles sont les soi-disant points quantiques en matériaux semi-conducteurs. Cependant, en raison de leur teneur en substances toxiques, telles que cadmium or arsenic, ils ne conviennent pas à l'utilisation de diagnostics in vivo chez l'homme.
