Nová rentgenová technika by mohla zásadně změnit diagnostiku tkání: 3D mapy bez řezání urychlí odhalení rakoviny

Vědci z University College London (UCL) ve spolupráci s Memorial Sloan Kettering Cancer Center, Rigaku Americas a Creatv MicroTech, Inc. vyvinuli novou rentgenovou zobrazovací techniku, která by mohla zásadně proměnit způsob, jakým nemocnice analyzují tkáňové vzorky.

Vědci z University College London (UCL) ve spolupráci s Memorial Sloan Kettering Cancer Center, Rigaku Americas a Creatv MicroTech, Inc. vyvinuli novou rentgenovou zobrazovací techniku, která by mohla zásadně proměnit způsob, jakým nemocnice analyzují tkáňové vzorky. Tato inovace má potenciál výrazně urychlit diagnostiku a zlepšit výsledky léčby pro pacienty, zejména v oblasti histopatologie, která se zabývá studiem, diagnostikou a léčbou nemocí, především rakoviny.

Současná histopatologie se opírá o zdlouhavý a nákladný proces, při kterém se bioptické vzorky tkáně krájí na extrémně tenké řezy, barví se speciálními barvivy a každý řez se zkoumá pod mikroskopem. Tyto 2D snímky se poté skládají dohromady, aby vytvořily 3D obraz, který specialisté interpretují k identifikaci nemoci. Tento postup je destruktivní, což znamená, že často nelze provést klíčové následné testy, které by mohly potvrdit správnou diagnózu.

Nově vyvinutý nedestruktivní přístup, popsaný v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences, využívá kompaktní rentgenový mikroskop založený na standardní anodové rentgenové technologii, která je dnes běžně používána ve většině nemocnic. Zařízení je zhruba velikosti malého laboratorního přístroje a dokáže generovat 3D mapy intaktních tkáňových vzorků ve vysokém rozlišení, což výrazně snižuje čas i náklady. Funguje tak, že propouští rentgenové záření malým blokem tkáně, zatímco jej otáčí a pořizuje tisíce snímků z různých úhlů. Tyto snímky jsou následně kombinovány pomocí počítačové rekonstrukce, aby se vytvořila detailní trojrozměrná mapa vnitřní struktury tkáně.

Profesor Sandro Olivo z UCL zdůrazňuje, že podobné detailní 3D snímky tkání byly dosud možné převážně jen ve vysoce specializovaných výzkumných zařízeních zvaných synchrotrony. Tyto obrovské komplexy urychlovačů částic, často o velikosti fotbalových stadionů, stojí kolem 500 milionů liber na výstavbu a provoz, přičemž jich je na světě jen asi 50. Nový systém dosahuje srovnatelných výsledků pomocí standardní rentgenové technologie, což jej činí mnohem dostupnějším pro nemocnice a výzkumná centra.

Kromě vytváření 3D obrazů umožňuje tato technika také automatickou extrakci biologických rysů z tkáňových vzorků. V rámci studie tým prokázal schopnost automaticky identifikovat a analyzovat tvar a velikost buněčných jader – parametry, o nichž je známo, že se mění u nemocí včetně rakoviny a běžných infekcí, což by mohlo pomoci zlepšit přesnost diagnostiky. Pro usnadnění interpretace nových snímků patology vyvinul výzkumný tým ve spolupráci s experty z UCL Mechanical Engineering metodu umělé inteligence (AI), která dokáže převést rentgenové skeny na virtuální objemy připomínající tradiční barvené preparáty, běžně vytvářené pomocí barvení hematoxylinem a eosinem (H&E). Tyto AI-generované virtuální objemy umožňují lékařům prohlížet data ve známém formátu a zároveň využívat dodatečné informace poskytované skutečnou 3D reprezentací tkáňové architektury. Díky nedestruktivnímu přístupu zůstává původní vzorek neporušený a dostupný pro další testování, pokud je to potřeba, což je významná výhoda oproti stávajícím 3D rekonstrukčním technikám, které se spoléhají na krájení tkáně.