Fotonische sensor & lasertechnologie om blaaskanker te testen & te behandelen

Artsen en ingenieurs ontwikkelen fotonische sensortechnologie voor een betere behandeling van blaaskanker.

Vandaag de dag is blaaskanker een van de duurste ziekten in de westerse wereld om te behandelen. Het MIB-project is een Europees onderzoeksproject waarbij ingenieurs en artsen nieuwe instrumenten ontwikkelen om blaaskanker op te sporen. 

Multimodale, endoscopische biofotonische beeldvorming van blaaskanker voor Point-of-Care Diagnose

Het MIB-symbool staat voor Multimodale, endoscopische biofotonische beeldvorming van blaaskanker voor Point-of-Care Diagnose. Het concept kan zorgen voor een snellere en betere behandeling en grote besparingen voor ziekenhuizen. Het projectteam hoopt dat het concept op lange termijn kan worden toegepast bij de diagnose van darmkanker, prostaatkanker, maagkanker, slokdarmkanker en longkanker.

Fotonische sensor & lasertechnologie om blaaskanker te testen & te behandelen

Belangrijkste kenmerken

  • Het MIB-systeem is een medisch apparaat dat gebruik maakt van een combinatie van maximaal 4 modaliteiten (OCT, MSOT, Raman en MPM) voor het meten en analyseren van de rang en etappe van blaaskanker en classificeer het volgens de WHO-specificaties.
  • Het apparaat is uitsluitend bestemd voor professioneel gebruik en wordt in operatiekamers en poliklinieken door geschoold personeel gebruikt.
  • Eén flexibele endoscoop kan alle 4 de modaliteiten omvatten en past binnen de afmetingen van de huidige commercieel beschikbare endoscopen.
  • De totale tijd voor het verzamelen van de gegevens duurt minder dan 15 minuten.
  • De gevoeligheid van het systeem is groter dan 96%
  • De specificiteit van het systeem is groter dan 50%

Voordelen

  • Verbeterde diagnostiekgevoeligheid en specificiteit
  • Significante besparing in de gezondheidszorg
  • Verbeterde kwaliteit van het leven

 

 

Klinische noodzaak

De clinicus wil onderscheid maken tussen gezond en neoplastisch (kanker) weefsel, en als het weefsel neoplastisch is wil hij weten hoe ver de tumor gevorderd is. De definitie van gevorderd wordt gegeven door de diepte van de groei in de blaaswand en heet tumorfase. De clinicus wil ook weten hoe agressief de tumorcellen zijn; dit komt tot uiting in hun rang. Laagwaardige cellen zijn vrij goedaardig (vriendelijk/minder agressief), terwijl hoogwaardige cellen zich snel delen en groeien en dus agressief zijn en wijzen op een potentieel levensbedreigende ziekte.

Met het MIB-systeem kan de clinicus de graad van cellen en tumorstadium in real-time, dus tijdens het endoscopisch onderzoek van de blaas. Als de uroloog tijdens een cystoscopie een laesie in de blaas ziet, wil hij het laesie onmiddellijk kunnen onderzoeken met behulp van het MIB-systeem. 

De uroloog neemt onmiddellijk (real-time) een beslissing over de behandeling van de patiënt op basis van de informatie uit het MIB-systeem. Het apparaat zelf geeft geen diagnose.

In de operatiekamer maakt de uroloog gebruik van starre cystoscopie-instrumenten die een algemene verdoving vereisen. Op de polikliniek worden kleinere en zachtere flexibele instrumenten gebruikt, die zonder verdoving kunnen worden gebruikt.

Biofotonische detectie- en beeldvormingstechnieken

In het project zullen verschillende fotonische sensor- en lasertechnologieën voor het testen en behandelen van blaaskanker worden geëvalueerd en zullen de meest geschikte technologieën worden geïntegreerd in een endoscoop.

LGO

Optische coherentie tomografie

Optische coherentie tomografie (OCT) is een beeldvormingstechniek waarbij gebruik wordt gemaakt van licht met een lage coëfficiënt voor het vastleggen van micrometer-resolutie, twee- en driedimensionale beelden vanuit optische verstrooiingsmedia (bijv. biologisch weefsel). Het wordt gebruikt voor medische beeldvorming en industrieel niet-destructief onderzoek (NDT). Optische coherentietomografie is gebaseerd op interferometrie met een lage coherentie, waarbij doorgaans gebruik wordt gemaakt van bijna-infrarood licht. Door het gebruik van licht met een relatief lange golflengte kan het doordringen in het verstrooiende medium. Confocale microscopie, een andere optische techniek, dringt meestal minder diep door in het monster, maar met een hogere resolutie.

SERDS

Verschoven excitatie Raman differentiële spectroscopie

Met de Shifted excitation Raman differentiële spectroscopie (zogenaamde SERDS) methode kunnen Raman signalen worden gescheiden van de achtergrondruis. De signaal-achtergrondruisverhouding is significant beter dan bij Raman spectroscopie. Het SERDS-principe is gebaseerd op de excitatie van het Raman effect met twee golflengten die spectraal zeer dicht bij elkaar liggen op een afstand van de volle breedte van typische Raman lijnen van vloeistoffen en vaste stoffen van 0,25 nm.  

MPM

Multiphoton microscopie (MPM) beeld

Twee-foton excitatiemicroscopie (ook wel aangeduid als niet-lineaire, multi-foton of twee-foton laserscanmicroscopie) is een alternatief voor confocale en deconvolutiemicroscopie dat duidelijke voordelen biedt voor driedimensionale beeldvorming. Met name twee-foton excitatie blinkt uit bij de beeldvorming van levende cellen, vooral binnen intacte weefsels zoals hersenplakken, embryo's, hele organen en zelfs hele dieren. De effectieve gevoeligheid van fluorescentiemicroscopie, vooral bij dikke exemplaren, wordt over het algemeen beperkt door een uit-focus flare.

 

MSOT

Multispectrale optoakoestische tomografie

Multi-spectrale opto-akoestische tomografie (MSOT), ook wel functionele foto-akoestische tomografie (fPAT) genoemd, is een beeldvormingstechnologie die optische beelden met een hoge resolutie genereert in verstrooiende media, waaronder biologische weefsels. MSOT belicht weefsel met licht van voorbijgaande energie, meestal lichtpulsen die 1-100 nanoseconden duren. Het weefsel absorbeert de lichtpulsen en ondergaat als gevolg daarvan thermo-elastische expansie, een fenomeen dat bekend staat als het optoakoestische of foto-akoestische effect. Deze uitzetting geeft aanleiding tot ultrasone geluidsgolven (foto's) die worden gedetecteerd en tot een beeld worden gevormd. Beeldvorming kan worden gedaan met behulp van hardware (bijv. akoestische scherpstelling of optische scherpstelling) of computertomografie (mathematische beeldvorming). In tegenstelling tot andere soorten optoakoestische beeldvorming wordt bij MSOT het monster belicht met meerdere golflengten, waardoor het ultrasone geluidsgolven kan detecteren die door verschillende foto-absorberende moleculen in het weefsel worden uitgezonden, of het nu gaat om endogene (zuurstofhoudende en zuurstofarme hemoglobine, melanine) of exogene (beeldvormende sondes, nanodeeltjes). Computationele technieken zoals spectrale ontmenging deconvolueren de ultrasone golven die door deze verschillende absorbers worden uitgezonden, waardoor elke emitter afzonderlijk in het doelweefsel kan worden gevisualiseerd. Op deze manier kan MSOT visualisatie van de hemoglobineconcentratie en oxygenatie of hypoxie van het weefsel mogelijk maken. In tegenstelling tot andere optische beeldvormingsmethoden wordt MSOT niet beïnvloed door fotonverstrooiing en kan dus optische beelden met een hoge resolutie leveren diep in biologische weefsels.

 

Hoogwaardige specificaties

  • Rang: laag/hoogwaardige cellen
  • Onderzoekstijd: 15-20
  • Endoscoopuitvoeringen:
    • Flexibele cystoscoop met geïntegreerde kleurencamera
    • Stijve cystoscoop
  • Laserveiligheidsklasse: laserklasse 1
  • Temperatuur (opslag, logistiek): 15-50oC
  • Bedrijfstemperatuur: 15-35oC
  • Vochtigheid: 5-90%
  • Maximale houdbaarheid na sterilisatie: 36 maanden
blaas-kanker-fasen

Partners

Het project bestaat uit onderzoekers van Hoofdstedelijke regio van Denemarken, afdeling Urologie, Frederiksberg Ziekenhuistwee universiteiten, drie onderzoeksinstellingen en vier kleine en middelgrote ondernemingen.

Het project bestaat uit onderzoekers van een ziekenhuis, twee universiteiten, drie onderzoeksinstellingen en vier kleine en middelgrote bedrijven.

nl_NLDutch
en_USEnglish de_DEGerman nl_NLDutch