Een paar jaar geleden, Edoardo Charbon, een EPFL-professor en hoofd van het Advanced Quantum Architecture Laboratory, onthulde een nieuwe, ultra-high-power camera genaamd Swiss SPAD2. Zijn apparaat was het eerste dat de allerkleinste vorm van lichtdeeltje kon vangen en tellen:het foton. Het kan ook 3D-beelden genereren en de scherptediepte berekenen door de hoeveelheid tijd te meten die een foton nodig heeft om van de camera naar een object te reizen.

Vanaf dat moment, Charbon heeft zijn uitvinding nog verder verfijnd. Hij stuurde het naar een collega van Dartmouth College in New Hampshire, zodat ze samen aan de technologie konden werken. Door hun inspanningen te bundelen, ze konden fotograferen, tumoren in menselijk weefsel te identificeren en te lokaliseren.

Hun methode omvat het projecteren van rood licht op een gebied van ziek weefsel met een laser terwijl de camera tegelijkertijd een foto van het gebied maakt. "Rood is een kleur die diep in menselijk weefsel kan doordringen, ", zegt Charbon. Het weefsel wordt ook geïnjecteerd met een fluorescerend contrastmiddel dat zich alleen aan tumorcellen hecht.

Een vertraging van minder dan één nanoseconde

Wanneer de rode lichtdeeltjes een tumor bereiken, ze gedragen zich iets anders dan wanneer ze door gezond weefsel gaan. Specifieker, het duurt langer voordat ze terugkeren naar het punt waar ze vandaan kwamen. En het is dit tijdsverschil dat wetenschappers de informatie geeft die ze nodig hebben om de tumor te reconstrueren. "De vertraging is minder dan een nanoseconde, maar het is genoeg voor ons om een ​​2D- of 3D-beeld te kunnen genereren, ", zegt Charbon. Dankzij deze aanpak, hun nieuwe systeem kan de vorm van een tumor nauwkeurig identificeren, inclusief de dikte, en lokaliseer het in het lichaam van een patiënt. De vertraging is te wijten aan het feit dat wanneer rood licht in contact komt met een tumor, het verliest een deel van zijn energie. "Hoe dieper in een tumor het licht reist, hoe meer tijd het kost om terug te keren. Dat stelt ons in staat om een ​​afbeelding in drie dimensies te construeren, " zegt Charbon. Tot nu toe, wetenschappers moesten kiezen tussen het identificeren van de diepte van een tumor of de locatie ervan. Maar met deze nieuwe technologie, ze kunnen beide hebben.

Vandaag, chirurgen kunnen MRI gebruiken om een ​​tumor te lokaliseren, maar de taak wordt een stuk moeilijker als ze eenmaal in de operatiekamer zijn. De technologie van Charbon is bedoeld om chirurgen te helpen bij de delicate taak om een ​​tumor te verwijderen. "Met de afbeeldingen die door ons systeem worden gegenereerd, kunnen ze ervoor zorgen dat al het kankerweefsel is verwijderd en dat er geen kleine stukjes overblijven, " zegt Claudio Bruschini, een wetenschapper in het laboratorium van Charbon. Het onderzoek is onlangs gepubliceerd in optiek en kan ook worden gebruikt in medische beeldvorming, microscopie en metrologie.