3. Lazerinės technologijos medicininių diagnostinių taikymų sritys

3.1 Lazerinėmis technologijomis pagrįstos diagnostikos apžvalga

Lazerių pagrindu veikiančios diagnostikos naudoja tikslų, specifinio bangos ilgio šviesos sąveiką su audiniais, siekiant aptikti, atvaizduoti ir analizuoti fiziologines bei patologines būkles. Šie metodai yra neinvaziniai, pasižymi didele erdvine raiška ir gali suteikti realaus laiko funkcinius bei struktūrinius duomenis. Nukreipdami šviesą į audinių chromoforus ir išnaudodami optinius reiškinius, tokius kaip sklaida, fluorescencija ir Doplerio poslinkiai, šios technologijos leidžia klinicistams stebėti ligos progresavimą, vadovauti chirurginėms procedūroms ir anksti diagnozuoti ligas, sukeliant minimalų diskomfortą pacientams (Barsom ir kt., 2016; Zafar ir kt., 2021).

3.2 Optinė koherentinė tomografija (OKT)

OCT yra vienas plačiausiai naudojamų lazerinių diagnostikos įrankių, ypač oftalmologijoje. Jis naudoja mažo koherentiškumo artimojo infraraudonųjų spindulių šviesą, kad sukurtų didelės raiškos, skerspjūvio audinių mikrostruktūrų vaizdus. Ši technika pagrįsta interferometrija, kai iš skirtingų audinio gylių atspindėta šviesa lyginama su etaloniniu spinduliu, taip sukuriant detalius vaizdus, struktūra panašius į ultragarsą, tačiau naudojant šviesą vietoj garso. OCT leidžia vizualizuoti tinklainės sluoksnius, aptikti geltonosios dėmės degeneraciją ir stebėti glaukomos progresavimą mikrometriniu tikslumu.

Be oftalmologijos, OCT vis plačiau taikomas kardiologijoje (pvz., vainikinių arterijų plokštelių vaizdinimas), dermatologijoje (odos vėžio patikra) ir odontologijoje (emalio įvertinimui ar ėduonies nustatymui) (Albrecht ir kt., 2013). Jo nekontaktinis, didelio greičio vaizdinimas daro šį metodą ypač tinkamą subtilioms ar jautrioms anatominėms sritims.

3.3 Lazeriu sužadinta fluorescencija (LIF)

Lazeriu sukelta fluorescencija (LIF) yra diagnostinis metodas, kai audinys yra sužadinamas lazeriu, kad būtų sukelta fluorescencija. Ši emisija gali kilti iš natūraliai esančių medžiagų (endogeninių fluoroforų), tokių kaip NADH, FAD ar porfirinai, arba iš išoriškai pritaikytų fluorescencinių žymeklių. Fluorescencijos intensyvumas ir spektrinis poslinkis atspindi audinio biocheminę sudėtį, leidžiančią aptikti medžiagų apykaitos aktyvumą, naviko ribas ar bakterinius biofilmus.

LIF parodė daug žadančių rezultatų nustatant ikivėžinius pažeidimus, pavyzdžiui, burnos ertmėje ar gimdos kaklelyje, ir yra naudojamas operacijos metu naviko rezekcijai nukreipti. Pagrindiniai šio metodo privalumai – greitas signalo gavimas, didelis jautrumas ir galimybė stebėti dinamiškus medžiagų apykaitos pokyčius (Zafar ir kt., 2021; De Miguel & Martínez, 2023).

3.4 Lazerinė Doplerio srauto metrija (LDF)

Lazerinė Doplerio srauto metrija matuoja mikrokraujotakos kraujo tėkmę, naudodama Doplerio efektą. Kai silpnos galios lazeris apšviečia judančias raudonąsias kraujo ląsteles, atgal išsklaidyta šviesa patiria dažnio poslinkį, proporcingą kraujo tėkmės greičiui ir tūriui. Šie duomenys vėliau apdorojami, siekiant sukurti audinių perfuzijos, uždegimo ar žaizdų gijimo dinamikos žemėlapius.

LDF plačiai naudojama nudegimų vertinimui, periferinių arterijų ligos stebėsenai ir diabetinės pėdos patikrai, suteikdama gydytojams neinvazinį būdą realiu laiku įvertinti mikrocirkuliacijos funkciją (Barsom ir kt., 2016). Naujausi patobulinimai pagerino LDF erdvinę raišką, o hibridinės sistemos dabar sujungia LDF su termovaizdžiu arba artimosios infraraudonųjų spindulių spektroskopija daugiarūšiai diagnostikai.

3.5 Ramano spektroskopija

Nors vis dar yra klinikinės plėtros stadijoje, Ramano spektroskopija tampa vertingu lazeriu pagrįstu įrankiu molekuliniam lygio diagnostikai. Ji remiasi nelastingu lazerio šviesos sklaida, kai energijos pokyčiai išsklaidytuose fotonuose atskleidžia molekulių virpesių režimus audiniuose. Kadangi kiekviena molekulė sukuria unikalų spektrinį „piršto atspaudą“, Ramano spektroskopija gali atskirti sveikus ir vėžinius audinius net ankstyvose stadijose.

Šis metodas buvo išbandytas smegenų navikų ribų nustatymui, odos vėžio aptikimui ir burnos vėžio patikrai, pasižymintis didele cheminiu specifiškumu be dažų ar kontrastinių medžiagų poreikio. Sujungus su šviesolaidiniais zondais ir miniatiūrizuotais prietaisais, Ramano sistemos integruojamos į prie lovos esančias diagnostikos platformas ir robotinės chirurgijos aplinkas (De Miguel & Martínez, 2023).

3.6 Fotoakustinė vaizdinimas

Fotoakustinė vaizdinimo technologija yra hibridinis metodas, kuris sujungia lazerinę optiką ir ultragarsą. Trumpi lazerio impulsai yra absorbuojami audinių chromoforų, dėl ko įvyksta greita terminė plėtra ir susidaro akustinės bangos. Ultragarsiniai keitikliai aptinka šias bangas, kad atkurtų didelio kontrasto tokių struktūrų kaip kraujagyslės, navikai ar deguonies prisotinimo modeliai vaizdus.

Šis metodas leidžia atlikti giluminį audinių vaizdinimą su optiniu kontrastu ir yra ypač naudingas onkologijoje bei kraujagyslių vaizdinime, įskaitant ankstyvą krūties vėžio, melanomos ir aterosklerozinių plokštelių aptikimą. Fotoakustinės sistemos taip pat kuriamos nešiojamiesiems diagnostikos įrankiams ir dėvimiesiems jutikliams (Zafar ir kt., 2021).

3.7 Lazerinės diagnostikos privalumai klinikinėje aplinkoje

Lazerinė diagnostika siūlo daugybę privalumų:

• Aukšta raiška ir jautrumas, leidžiantys aptikti ankstyvąsias ligos stadijas,
• Neskausminga ir neinvazinė, pagerinanti pacientų bendradarbiavimą,
• Stebėjimas realiu laiku, naudingas chirurginių intervencijų metu,
• Nėra jonizuojančiosios spinduliuotės, todėl saugesnė pakartotiniam naudojimui,
• Nešiojama ir lengvai pritaikoma, turinti potencialą nuotolinėms ir priežiūros vietose taikomoms programoms.

Be to, daugelis šių sistemų yra tobulinamos naudojant mašininio mokymosi algoritmus, leidžiančius automatiškai atpažinti dėsningumus ir greičiau bei tiksliau diagnozuoti. Šios išmaniosios lazerinės sistemos žymi posūkį link personalizuotos medicinos, kur diagnostika tampa greitesnė, tikslesnė ir pritaikyta individualiems biologiniams profiliams (Albrecht ir kt., 2013).