Foto: Joachim Rode

Laserteknologi giver detaljerede billeder af hudkræft

fredag 01 jun 18

Kontakt

Ole Bang
Professor, Gruppeleder
DTU Fotonik
45 25 63 73

OCT-projekter

ShapeOCT-projektet løber i 2015-2019 og er et samarbejde, der udvikler den billeddannende teknologi OCT (Optical Coherence Tomography). Projektet fokuserer på midt-infrarøde superkontinuum-kilder (laserkilder). Den midt-infrarøde stråling kan udnyttes til billeddiagnostik af hudkræft.

Projektet er støttet af Innovationsfonden med 25,7 mio. kr. Partnere er: DTU, Bispebjerg Hospital, NKT Photonics A/S og University of Kent.

 

Bispebjerg Hospital arbejder sammen med DTU om at forbedre en laserbaseret teknologi til billeddiagnostik af hudkræft. I løbet af 2018 forventes de første patienter at få glæde af de nye, bedre billeder.

Det handler om infrarødt lys og de perfekte bølgelængder. Om optiske krystalfibre og laserteknologi. Om at kunne banke størrelsen af en laserkilde, der omtrent fylder to kontorer, ned i en boks, der ikke er større end en skotøjsæske. Det handler om dyb viden om fysik, optik og avanceret laserteknologi kombineret med lige så dyb klinisk viden om hudkræft, billeddiagnostik og om at kunne anvende denne, så hudkræftpatienter hurtigere får en diagnose og den rigtige behandling. Det handler med andre ord om at skabe billeder af huden af den allerhøjeste kvalitet lynhurtigt.

”Når vi bruger billeder til diagnostik af hudkræft, er det vigtigt, at de har en høj kvalitet, så vi kan se mange detaljer under hudens overflade. Vi vil gerne kunne se de klare afgrænsninger mellem hudens lag og afgrænsningerne mellem kræft og normal hud. Når vi har billeder af høj kvalitet, kan vi hurtigt afgøre, om patienten har hudkræft eller ej. Vi kan også se, hvor meget kræften har bredt sig i huden – både i dybden og i bredden. Dermed slipper patienten for, at vi tager en vævsprøve, og man undgår at skulle vente i flere dage på svaret. I stedet kan man hurtigere komme i gang med den rigtige behandling,” siger overlæge, ph.d., klinisk lektor Mette Mogensen, Dermatologisk Afdeling på Bispebjerg Hospital.

En smertefri undersøgelse

Mette Mogensen har mere end ti års erfaring med billeddiagnostik af hudkræft og har lige så længe samarbejdet med DTU Fotonik om teknologien, der gør det muligt at ’kigge ned’ i huden. Teknologien kaldes for Optical Coherence Tomography (OCT) og viste første gang sit potentiale inden for billeddiagnostik i starten af 1990’erne. Med OCT udnytter man infrarødt lys til at se et par millimeter ind i huden. OCT-metoden giver et ’real-time’-billede af vævet, samtidig med at den er smertefri og ikke-invasiv, dvs. at der hverken skal skæres eller prikkes i patienten.

I projektet ShapeOCT har forskere fra bl.a. DTU og Bispebjerg Hospital samarbejdet om at få OCT-teknologien til at levere billeder af en højere kvalitet. Det er også et mål at kunne ’se længere ned’ i huden, fortæller Ole Bang, professor ved DTU Fotonik, om projektet, som har kørt i tre år. 


Venstre billede viser det øverste lag af en rask patients hud, når der er brugt konventionelt OCTudstyr. På højre billede er DTU Fotoniks forbedrede OCTudstyr brugt, som viser flere detaljer. Netop detaljerne er vigtige, når hudkræft skal diagnosticeres. Foto: DTU Fotonik

Udfordring med dybden

”Vi er lykkedes med at forbedre OCT-teknologien, så den leverer mere detaljerede billeder end de OCT-apparater, der er på markedet i dag. Lige nu arbejder vi på at kunne trænge dybere ned i huden med det infrarøde lys, så vi kan skabe billeder, der viser, hvor dybt kræften er nået,” siger Ole Bang.

Netop dybden er vigtig for lægerne: ”Det har stor betydning, at vi kan se, hvor dybt kræften er nået, for det afgør, hvilken behandling patienten skal have: operation, strålebehandling, eller om vi kan nøjes med at påføre medicin direkte på huden,” siger overlæge Mette Mogensen.

At trænge dybere ned i huden er dog nemmere sagt end gjort. Den laserkilde, Ole Bang og hans forskergruppe arbejder med, er en såkaldt superkontinuum-laser. De fleste af os kender laserstråler som en kraftig lysstråle med kun én farve. Med en superkontinuum- laser er det muligt – ved at sende laserstrålen gennem optiske krystalfibre – at tage det kraftige laserlys med kun én farve og omforme det til hvidt lys med alle farver. For inde i krystalfiberen sker en spektral spredning af lyset, dvs. at lyset går fra én bølgelængde (én farve) til hele spektret (alle farver). Ud over at indeholde alle synlige farver indeholder det hvide lys også det usynlige, infrarøde lys. Udfordringen for Ole Bang og hans forskergruppe er at få laseren til at levere infrarødt lys med de rigtige bølgelængder.

”Jo kortere bølgelængder det infrarøde lys har, jo mere spredes lyset, når vi sender det ind i huden. Dvs. at for at trænge længere ind i huden har vi brug for infrarødt lys med længere bølgelængde. Det OCT-system, som bliver testet på Bispebjerg Hospital, er baseret på infrarødt lys med bølgelængden 1,3 μm (mikrometer, red.). Vi arbejder på at få den op på 4 μm,” siger Ole Bang.

"Langt størstedelen af vores patienter med hudkræft har glæde af den nye, hurtigere diagnostik, for deres diagnose bliver stillet hurtigt ved en smertefri undersøgelse, hvor svaret ligger samme dag"
Mette Mogensen, overlæge, ph.d., klinisk leder Dermatologisk Afdeling på Bispebjerg Hospital

Selvom det faktisk er lykkedes forskergruppen at skabe infrarødt lys med det bredeste bølgelængdespektrum nogensinde fra 1,3 og helt op til 13,3 μm, kan det hele ikke bruges til menneskeligt væv, fordi lyset absorberes af væsken i vævet. Til gengæld kan det udnyttes til faste og ikkevandholdige materialer som bl.a. tænder, piller, solceller og plastik.

For at opnå dette brede bølgelængdespektrum har forskerne arbejdet med at udvikle særlige optiske krystalfibre, som forskergruppen selv fremstiller i et særligt træktårn, som findes på DTU Fotonik.

Test på patienter i 2018

I løbet af 2018 regner Bispebjerg Hospital med at få tilladelse til at bruge den forbedrede OCT-teknologi på patienter. Hidtil er udstyret kun testet på raske forsøgspersoner.

”Med det nye OCT-apparat får vi ikke bare bedre billeder. Vi får også mulighed for at gennemføre skanningen af patienterne på et par sekunder i stedet for det halve til hele minut, som vi skal bruge med det konventionelle OCT-udstyr. Det er rigtig nyttigt, hvis det f.eks. er et øjenlåg, vi skal undersøge, fordi vævet skal holdes helt stille under skanningen,” siger Mette Mogensen.

Overlægen vurderer, at med den forbedrede OCT-teknologi kan helt op til 60 pct. af diagnoserne stilles alene på baggrund af billeder. Ved de resterende 40 pct. bliver man stadig nødt til at tage en vævsprøve.

”Langt størstedelen af vores patienter med hudkræft har glæde af den nye, hurtigere diagnostik, for deres diagnose bliver stillet hurtigt ved en smertefri undersøgelse, hvor svaret ligger samme dag,” siger Mette Mogensen.

Dette kan OCT bruges til

Det midt-infrarøde lys er usynligt for det menneskelige øje, men kan anvendes til billeddannelse gennem OCT-apparater (Optical Coherence Tomography).

Bølgelængden af det infrarøde lys afgør, hvad lyset kan udnyttes til, fordi materialernes absorption af lys varierer med de forskellige bølgelængder.

I ShapeOCT-projektet udvikles OCT-systemer med infrarødt lys med følgende bølgelængder:

  • 1,3-2 μm: Kan trænge et par millimeter ned i huden. Velegnet til diagnostik af hudkræft.
  • 4-7 μm: Kan ’skinne’ igennem hårde materialer, bl.a. keramik og plastik. Kan bruges til at afsløre fusk med produkter som alukaffekapsler, piller, kreditkort og lign.
  • 3-12 μm: Disse bølgelængder af midt-infrarødt lys kaldes også for det molekylære fingeraftryksbånd. På disse bølgelængder er det muligt at identificere specifikke molekyler. På den måde kan man opdage uønskede stoffer, hvilket kan udnyttes til at afsløre forurening af luft, jord og fødevarer.