סרטן מערכת העיכול (GCs) הם בין צורות הסרטן הנפוצות ביותר ומהווים עד שליש מכלל מקרי המוות מסרטן ברחבי העולם. אבחון מוקדם הוא דרך יעילה להפחתת התמותה הקשורה ל-GC, וסקר אנדוסקופי הוכיח את עצמו כגישה מצוינת לאיתור גידולים שעלולים להיות ממאירים.
כדי להרחיב את היתרונות של תוכניות ההקרנה לאנשים רבים ככל האפשר, מערכות ההדמיה המשמשות צריכות להיות זולות לייצור ולתפעול, אך מדויקות מספיק כדי להשיג שיעורי החמצה נמוכים. כדי להשיג זאת, מדענים ערכו ניסויים בשיטות הדמיה שונות.
ביניהם, הדמיית תדר מרחבית (SFDI) היא טכניקה מבטיחה להבדלה בין רקמה בריאה לממאירה. ב-SFDI, דפוס 2D חוזר של אור מוקרן על אזור יעד. על ידי בחינת עוצמת דפוסי האור המוחזרים, ניתן להפיק מידע על התכונות האופטיות של הרקמה הנחקרת, שיכול לחשוף נוכחות של נגעים סרטניים. עם זאת, למרות הפשטות והזמינות של שיטת הדמיה זו, מערכות ה-SFDI הנוכחיות מגושמות מכדי להתאים לאנדוסקופים סטנדרטיים, מה שמגביל את השימוש בהן בהקרנת GC.
על רקע זה, החוקרים ג'יין קראולי וג'ורג' גורדון מאוניברסיטת נוטינגהם פיתחו לאחרונה מכשיר SFDI חדשני שמראה הבטחה ליישומי אנדוסקופיה של מערכת העיכול. המחקר שלהם, שפורסם ב- Journal of Biomedical Opticsיכול לעזור להפוך את בדיקת GC לנגישה יותר לאוכלוסייה הכללית.
אתגר מרכזי במחקר זה היה מציאת שיטה ליצור את דפוסי האור הדרושים לביצוע SFDI בצורה נוחה וחסכונית.
המערכות הקיימות אינן מתאימות לפריסה אנדוסקופית שגרתית במערכת העיכול מכיוון שהן משתמשות במקרנים דיגיטליים מבוססי התקני מיקרו-מראה, שהם יקרים ואינם ניתנים למזער מספיק, או משתמשות בחבילות סיבים המייצרות דפוסים באיכות נמוכה במערך מוגבל של אורכי גל. הקלט רק תמונות ברזולוציה נמוכה, או השתמש באנדוסקופים קשיחים שאינם גמישים מספיק."
ג'יין קראולי מאוניברסיטת נוטינגהאם
כדי להתגבר על בעיות אלה, החוקרים תכננו מערכת SFDI אולטרה-מיניאטורית המשתמשת בצרור סיבים אופטיים בהתאמה אישית כמקרן. צרור הסיבים מורכב משבעה סיבים אופטיים הניתנים לחיבור עצמאי למקורות לייזר באורכי גל שונים. על ידי הזנת לייזר בודד באורך גל נתון לשני סיבים שונים, ניתן למנף את תופעת ההפרעות כדי להקרין תבנית סינוסואידלית דו מימדית על רקמת המטרה. ניתן לכוונן את המאפיינים המרחביים של התבנית המתקבלת על ידי בחירת זוגות סיבים שונים, וניתן להקרין בו זמנית דפוסים המורכבים משלושה אורכי גל שונים (כגון ירוק, אדום וכחול).
על ידי שילוב גישת הקרנה זו עם מצלמה אולטרה-מיניאטורית (1 מ"מ x 1 מ"מ), החוקרים פיתחו אב טיפוס של מערכת SFDI בקוטר של 3 מ"מ בלבד. יתרה מכך, באמצעות אלגוריתם מותאם אישית העוקב אחר סטיות פאזה בתבניות הסינוסואידאליות המוקרנות, הם הצליחו להפחית את הרעש בפרופילי הקליטה והפיזור שנלכדו.
ניסויים עם פנטומי רקמות המחקים את התכונות האופטיות של רקמות בריאות וסרטניות הראו שהמכשיר המוצע יכול לספק ניגוד מצוין בין שני סוגי הרקמות. ליתר דיוק, ערכי הספציפיות והרגישות לגילוי קרצינומה של תאי קשקש נאמדו בלמעלה מ-90 אחוז, בהשוואה לסטנדרטים הקליניים הנוכחיים של מכשור רפואי.
החוקרים מציינים שניתן למזער את המערכת המוצעת עד לקוטר קטן עד 1.5 מ"מ, מה שמאפשר פעולות אנדוסקופיות זעיר פולשניות. בנוסף, התאימות שלה להדמיה מרובה גלים (באמצעות לייזרים בצבעים שונים) מרמזת שניתן להשתמש במערכת ללכידת מידע אופטי בעומקי רקמה שונים, מה שמאפשר ניתוח של שכבות רקמה מרובות בו-זמנית.
יחד, ממצאי מחקר זה מציגים את הפוטנציאל של גישת הדמיה חדשנית זו עבור יישומי אבחון. "אב הטיפוס שלנו מראה הבטחה ככלי הדמיה חסכוני וכמותי לזיהוי וריאציות בספיגה אופטית ופיזור כאינדיקטורים לסרטן", מסכם קראולי. "עבודה זו יכולה להוות בסיס למכשירים חדשים המתאימים לפריסה אנדוסקופית חסכונית לבדיקת סרטן מערכת העיכול."
