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前列腺成像相机捕获分子细节以检测癌症

2019-09-02

  近距离观察前列腺对于发现癌症是至关重要的,但它相当亲密的位置(就在直肠前面)让人很难想象。现在,放射学教授兼主席Sanjiv“Sam”Gambhir医学博士认为他有一个解决方案:一种新设计的混合摄像机。

  传统上,前列腺癌通过前列腺癌相关的血液生物标志物检测,例如前列腺特异性抗原(PSA)。医生也经常使用超声波或核磁共振成像(MRI)来寻找物理变化在前列腺组织。Gambhir说,利用正电子发射断层扫描(PET)扫描的新技术甚至可以捕获分子细节,但这些策略相对更昂贵并且使用辐射。

  “但问题是,前列腺癌往往不会导致任何解剖学变化,直到它相当大或已经扩散到前列腺囊外,进入其周围的淋巴结,”Gambhir说。“因此,几十年来,我们一直在寻找方法来分析和成像前列腺,并提供更详细的信息,以更早,更安全,更低的成本检测变化。”

  Gambhir的新技术,称为经直肠超声和光声装置,或TRUSPA,结合超声和光声成像技术,同时产生一张图片,显示前列腺的解剖结构,腺体功能细节和分子信息,可以帮助标记癌组织。

  在原理证明研究中,Gambhir和斯坦福大学的科学家团队,包括生物学家,工程师和医生,已经在大约20名患者中证明了该仪器的价值。一篇描述科学转化医学中发表的技术和结果的论文。Gambhir是该研究的高级作者,而Sri-Rajasekhar Kothapalli博士是第一作者。

  由于超声波已被泌尿科医生广泛使用,并且通常用于人体成像,因此Gambhir选择将其作为TRUSPA的基础。通常,如果诸如PSA的生物标记物在患者的血液中升高,则医生然后转向超声和活组织检查的组合,在此期间他们使用针从前列腺的不同区域采集约20个样本。这项技术植根于一种捅与希望的理论,就像在希望你正在对含有癌组织的前列腺部分进行采样一样。但它不能保证。

  TRUSPA采用了一种不同的方法,其中包含癌细胞容易摄取的成像剂 - 比常规组织更多。然后,通过光声分子成像(监测光波的吸收以帮助表征组织类型),医生可以看到癌细胞在前列腺中的位置。肿瘤组织中成像剂的存在改变了光被吸收的方式,并且超声波被发送回装置,使其成为癌组织的一种标志。

  “我们选择了一种不是前列腺癌特异性的成像剂,而是选择癌症组织作为我们的原理证据,”Gambhir说。该成像剂已获得FDA批准,使其成为一个简单的起点。“但前进的想法是使用分子靶向的光声分子成像剂来提高精确度,该成像剂与前列腺癌细胞特异性结合。”

  在这项试点研究中,科学家们使用该设备对20名被诊断患有前列腺癌的人进行了研究,香港治疗癌症,以期了解他们的设备是否同样可以检测到这种疾病。

  “我们不仅能够更好地了解患者的TRUSPA成像限制,我们还可能会看到传统前列腺超声检查无法看到的肿瘤,”Gambhir说。

  在一名患者中,他们甚至能够区分恶性和非恶性肿瘤组织,这一点后来在进一步的分子分析中得到证实,当患病的前列腺被从患者体内移除。Gambhir警告说,这仍然是一个试点项目,在我们得出TRUSPA能够在更大范围内实现这种差异的结论之前,研究小组需要对成像系统进行更多的测试。但他说,这是一个有希望的开端。

  有明确的证据表明,这一概念和技术可以用于人类,现在Gambhir和他的团队正在继续改进该设备,它的空间分辨率、针对前列腺癌的分子光声显像剂以及更多提高肿瘤检测的准确性和敏感性。

  Gambhir说:“我们现在开始探索TRUSPA用于检测卵巢癌、甲状腺癌和皮肤癌。”

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