प्रतिदीप्ति टोमोग्राफी

प्रतिदीप्ति टोमोग्राफी एक इमेजिंग तकनीक है जिसका उपयोग मुख्य रूप से विवो डायग्नोस्टिक्स में किया जाता है। यह फ्लोरोसेंट डाई के उपयोग पर आधारित है जो बायोमार्कर के रूप में काम करता है। आज इस प्रक्रिया का उपयोग ज्यादातर अनुसंधान या जन्मपूर्व अध्ययनों में किया जाता है।

प्रतिदीप्ति टोमोग्राफी क्या है?

प्रतिदीप्ति टोमोग्राफी रिकॉर्ड करता है और जैविक ऊतकों में फ्लोरोसेंट बायोमार्कर के तीन आयामी वितरण की मात्रा निर्धारित करता है। तथाकथित फ्लोरोफोर्स, अर्थात् फ्लोरोसेंट पदार्थ, शुरू में निकट अवरक्त रेंज में विद्युत चुम्बकीय विकिरण को अवशोषित करते हैं। फिर वे थोड़ी कम ऊर्जा अवस्था में फिर से विकिरण उत्सर्जित करते हैं। बायोमोलेक्यूल्स के इस व्यवहार को प्रतिदीप्ति कहा जाता है।

विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के 700 - 900 एनएम के बीच तरंग दैर्ध्य रेंज में अवशोषण और उत्सर्जन होता है। पॉलीमेथिन का उपयोग ज्यादातर फ्लोरोफोर के रूप में किया जाता है। ये ऐसे रंग हैं जो अणु में इलेक्ट्रॉन जोड़े को जोड़ते हैं और इसलिए इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करने के लिए फोटॉन को अवशोषित करने में सक्षम होते हैं। यह ऊर्जा फिर से प्रकाश उत्सर्जन और गर्मी पीढ़ी के साथ जारी की जाती है।

जबकि फ्लोरोसेंट डाई चमक रही है, शरीर में इसके वितरण की कल्पना की जा सकती है। विपरीत मीडिया की तरह, अन्य इमेजिंग प्रक्रियाओं में फ्लोरोफोर का उपयोग किया जाता है। उन्हें आवेदन के क्षेत्र के आधार पर, अंतःशिरा या मौखिक रूप से प्रशासित किया जा सकता है। प्रतिदीप्ति टोमोग्राफी भी आणविक इमेजिंग में उपयोग के लिए उपयुक्त है।

कार्य, प्रभाव और लक्ष्य

प्रतिदीप्ति टोमोग्राफी का उपयोग आमतौर पर निकट-अवरक्त सीमा में किया जाता है क्योंकि शॉर्ट-वेव इन्फ्रारेड प्रकाश आसानी से शरीर के ऊतक से गुजर सकता है। केवल पानी और हीमोग्लोबिन इस तरंग दैर्ध्य रेंज में विकिरण को अवशोषित करने में सक्षम हैं। एक विशिष्ट ऊतक में, हीमोग्लोबिन लगभग 34 से 64 प्रतिशत अवशोषण के लिए जिम्मेदार होता है। यह इस प्रक्रिया के लिए निर्धारण कारक है।

700 से 900 नैनोमीटर की रेंज में एक वर्णक्रमीय खिड़की है। फ्लोरोसेंट डाई से विकिरण भी इस तरंग दैर्ध्य रेंज में है। इसलिए, शॉर्ट-वेव इंफ्रारेड लाइट जैविक ऊतक में अच्छी तरह से प्रवेश कर सकती है। विकिरण के अवशिष्ट अवशोषण और प्रकीर्णन प्रक्रिया के कारकों को सीमित कर रहे हैं, ताकि इसका अनुप्रयोग छोटे ऊतक संस्करणों तक सीमित रहे। पॉलीमेथाइन्स के समूह से फ्लोरोसेंट रंगों का उपयोग मुख्य रूप से आज फ्लोरोफोरस के रूप में किया जाता है। हालांकि, इन रंगों को धीरे-धीरे एक्सपोज़र पर नष्ट कर दिया जाता है, उनका उपयोग काफी सीमित है। सेमीकंडक्टर सामग्री से बने क्वांटम डॉट्स एक विकल्प हैं।

ये नैनोबॉडी हैं, लेकिन इनमें सेलेनियम, आर्सेनिक और कैडमियम शामिल हो सकते हैं, ताकि मनुष्यों में उनके उपयोग को सिद्धांत रूप में बाहर रखा जाए। प्रोटीन, ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स या पेप्टाइड्स फ्लोरोसेंट रंजक के साथ संयुग्मन के लिए लिगैंड के रूप में कार्य करते हैं। असाधारण मामलों में, गैर-संयुग्मित फ्लोरोसेंट रंजक का भी उपयोग किया जाता है। फ्लोरोसेंट डाई "इंडोसायनिन ग्रीन" का उपयोग 1959 से मनुष्यों में एंजियोग्राफी में एक विपरीत माध्यम के रूप में किया गया है। संयुग्मित प्रतिदीप्ति बायोमार्कर वर्तमान में मनुष्यों के लिए अनुमोदित नहीं हैं। प्रतिदीप्ति टोमोग्राफी के लिए आवेदन अनुसंधान के लिए आज केवल जानवरों के प्रयोग किए जाते हैं।

प्रतिदीप्ति बायोमार्कर को अंतःशिरा रूप से लागू किया जाता है और डाई वितरण और ऊतक में इसके संचय की जांच की जाती है फिर समय-निर्धारित तरीके से जांच की जाती है। जानवर की शरीर की सतह को NIR लेजर से स्कैन किया जाता है। एक कैमरा प्रतिदीप्ति बायोमार्कर द्वारा उत्सर्जित विकिरण को रिकॉर्ड करता है और छवियों को एक 3 डी फिल्म में जोड़ता है। इस तरह, बायोमार्कर के मार्ग का अनुसरण किया जा सकता है। इसी समय, चिह्नित ऊतक की मात्रा भी दर्ज की जा सकती है ताकि यह अनुमान लगाना संभव हो कि क्या यह संभवतः ट्यूमर ऊतक है। आज प्रतिदीप्ति टोमोग्राफी का उपयोग प्रीक्लिनिकल अध्ययनों में कई तरह से किया जाता है। मानव निदान में संभावित उपयोग पर गहन कार्य भी किया जा रहा है।

अनुसंधान कैंसर निदान में अपने आवेदन के लिए एक प्रमुख भूमिका निभाता है, विशेष रूप से स्तन कैंसर के लिए। यह माना जाता है कि प्रतिदीप्ति मैमोग्राफी में स्तन कैंसर के लिए एक सस्ती और तेजी से स्क्रीनिंग विधि की क्षमता है। 2000 की शुरुआत में, Schering AG ने इस प्रक्रिया के लिए एक विपरीत माध्यम के रूप में एक संशोधित इंडोसायनिन हरा प्रस्तुत किया। हालांकि, इसे अभी तक मंजूरी नहीं मिली है। लिम्फ प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए एक आवेदन पर भी चर्चा की गई है। आवेदन का एक अन्य संभावित क्षेत्र कैंसर रोगियों में जोखिम मूल्यांकन के लिए विधि का उपयोग होगा। प्रतिदीप्ति टोमोग्राफी में संधिशोथ के शुरुआती पता लगाने की भी काफी संभावना है।

जोखिम, दुष्प्रभाव और खतरे

प्रतिदीप्ति टोमोग्राफी में कुछ अन्य इमेजिंग तकनीकों पर कई फायदे हैं। यह एक अत्यधिक संवेदनशील प्रक्रिया है जिसमें इमेजिंग के लिए सबसे छोटी मात्रा में फ्लोरोफोर भी पर्याप्त हैं। उनकी संवेदनशीलता की तुलना परमाणु चिकित्सा प्रक्रियाओं PET (पॉज़िट्रॉन एमिशन टोमोग्राफी) और SPECT (सिंगल फोटॉन एमिशन कंप्यूटेड टोमोग्राफी) से की जा सकती है।

इस संबंध में, यह एमआरआई (चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग) से भी बेहतर है। इसके अलावा, प्रतिदीप्ति टोमोग्राफी एक बहुत सस्ती विधि है। यह उपकरण निवेश और संचालन के साथ-साथ जांच के कार्यान्वयन पर भी लागू होता है। इसके अलावा, कोई विकिरण जोखिम नहीं है। हालांकि, नुकसान यह है कि उच्च बिखरने वाले नुकसान शरीर की गहराई बढ़ाने के साथ स्थानिक संकल्प को काफी कम कर देते हैं। इसलिए केवल छोटे ऊतक सतहों की जांच की जा सकती है। मनुष्यों में, आंतरिक अंगों को इस समय अच्छी तरह से प्रस्तुत नहीं किया जा सकता है। हालांकि, समय-चुनिंदा तरीकों को विकसित करके बिखरने वाले प्रभावों को सीमित करने का प्रयास किया जाता है।

भारी बिखरे हुए फोटोन को केवल थोड़े से बिखरे हुए फोटोन से अलग किया जाता है। यह प्रक्रिया अभी पूरी तरह से विकसित नहीं हुई है। एक उपयुक्त प्रतिदीप्ति बायोमार्कर के विकास में और अधिक शोध की आवश्यकता है। पिछले प्रतिदीप्ति बायोमार्कर मनुष्यों के लिए अनुमोदित नहीं हैं। वर्तमान में उपयोग किए जाने वाले डाई प्रकाश की कार्रवाई से टूट जाते हैं, जिसका अर्थ है कि उनके उपयोग के लिए काफी नुकसान है। संभावित विकल्प अर्धचालक पदार्थों से बने तथाकथित क्वांटम डॉट्स हैं। हालांकि, कैडमियम या आर्सेनिक जैसे विषाक्त पदार्थों की उनकी सामग्री के कारण, वे मनुष्यों में विवो निदान में उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं हैं।