Rev Sci Instrum:一種新型的皮膚癌三合一光學檢測探針

2021-01-10 生物谷

2014年8月7日 訊 /生物谷BIOON/ --近日,來自德州大學的研究人員通過研究開發了一種新型探針,其可以將三種特殊的方法集於一種設備,利用光來檢測皮膚組織的特性以及進行癌症的檢測;研究者表示,目前這種新型的三合一探針正在進行先期臨床試驗,相關研究成果刊登於國際雜誌Review of Scientific Instruments上。

在北美所有類型的皮膚癌在患者中都較為常見,而黑色素瘤,致死率最高的皮膚癌,其也是引發癌症死亡的主要原因,每年在美國可以致使10000人死亡。當前診斷皮膚癌的有效方法就是對患者進行組織活檢,醫生從患者機體中移取可能的皮膚病灶組織,並對其進行染色在顯微鏡下鏡檢。

研究者James Tunnell認為,這種三合一新型探針可以有效降低活檢組織的數量以及陰性組織檢查的花費,其可以提供最有可能癌變的損傷組織的清晰圖像以供研究者們進行分析判斷;文章中,研究者將三種常見的光譜技術:拉曼光譜、漫反射分光光譜分析及雷射誘導螢光分光鏡技術集合於探針中,利用這種新型探針就可以對皮膚損傷進行清晰地分子及呈現出完整的病灶皮膚圖片,這種新型探針有望成為癌症及消除陰性活檢組織的篩選工具。

隨著皮膚組織癌變,細胞核會增大,皮膚頂層會開始變硬,隨後皮膚細胞就會增加其對氧氣的消耗量進而變得分裂,這種改變就可以改變光和皮膚組織之間的作用方式。為了檢測這些改變,研究者們就需要多種光譜技術來進行檢測,比如彌散光譜學技術會對蛋白質的吸收變得很敏感,拉曼光譜則會對化學鍵的振動模式變得敏感。

此前研究中研究人員試圖去將這些光譜技術進行結合來幫助進行皮膚癌的檢測,而本文中研究者則將三種光譜學技術結合在一起開發出了一種新型的三合一探針,其尺寸類似於一支鋼筆,而且價格低廉,更能節省時間和花費。研究者Tunnell表示,皮膚是一種可供成像和光譜學設備分析的天然器官,有些設備至少使用了10年,而本文研究中開發的新型探針就可以結合三種光譜學技術來對可疑癌變皮膚組織進行分析,下一步研究者希望將其應用於臨床試驗中,為皮膚癌患者帶來福音。(生物谷Bioon.com)

Design and characterization of a novel multimodal fiber-optic probe and spectroscopy system for skin cancer applications

Manu Sharma1, Eric Marple2, Jason Reichenberg3 and James W. Tunnell1

The design and characterization of an instrument combining Raman, fluorescence, and reflectance spectroscopic modalities is presented. Instrument development has targeted skin cancer applications as a novel fiber-optic probe has been specially designed to interrogate cutaneous lesions. The instrument is modular and both its software and hardware components are described in depth. Characterization of the fiber-optic probe is also presented, which details the probe's ability to measure diagnostically important parameters such as intrinsic fluorescence and absorption and reduced scattering coefficients along with critical performance metrics such as high Raman signal-to-noise ratios at clinically practical exposure times. Validation results using liquid phantoms show that the probe and system can extract absorption and scattering coefficients with less than 10% error. As the goal is to use the instrument for the clinical early detection of skin cancer, preliminary clinical data are also presented, which indicates our system's ability to measure physiological quantities such as relative collagen and nicotinamide adenine dinucleotide concentration, oxygen saturation, blood volume fraction, and mean vessel diameter.

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