Ett team av forskare vid Osaka University, i samarbete med universitetet i Bordeaux och Bergonié-institutet i Frankrike, har lyckats med terahertz-avbildning av bröstcancer i ett tidigt skede mindre än 0,5 mm utan färgning, vilket är svårt att identifiera även genom patologisk diagnos. Deras arbete ger ett genombrott mot snabb och exakt diagnos på plats av olika typer av cancer och påskyndar utvecklingen av innovativa terahertz-diagnostiska enheter.

Bröstcancer är grovt indelat i två typer:invasiv och icke-invasiv. Den tidigare, invasivt duktalt karcinom (IDC), börjar i cellerna i en bröstkanal, växer genom kanalväggarna och in i den omgivande bröstvävnaden, kan spridas till andra delar av kroppen. Den senare, ductal carcinoma in situ (DCIS), är en liten bröstcancer i ett tidigt stadium begränsad till bröstkanalen, men det kan leda till invasiv cancer. Därför, tidig upptäckt av DCIS är avgörande.

För patologisk diagnos av cancer, vävnadsprovet är kemiskt färgat, och en patolog ställer en diagnos med hjälp av en bild av den färgade vävnaden. Dock, färgningsprocessen tar tid, och det är svårt att skilja DCIS från maligna IDC eftersom de ser nästan identiska ut.

Terahertz -avbildning kan skilja cancervävnad från normal vävnad utan färgning och strålningsexponering. Dock, det var fortfarande svårt att identifiera en individuell DCIS-skada (som vanligtvis sträcker sig från 50 till 500 μm) genom terahertz-avbildning på grund av dess diffraktionsbegränsade rumsliga upplösning på bara flera millimeter.

"För att övervinna denna nackdel, vi utvecklade en unik avbildningsteknik där terahertz-ljuskällor som genereras lokalt vid bestrålningsfläckar av laserstrålar i en olinjär optisk kristall direkt interagerar med ett bröstcancervävnadsprov. Följaktligen, vi lyckades tydligt visualisera en DCIS-skada på mindre än 0,5 mm, " förklarar huvudförfattaren Kosuke Okada. Noggrannheten för denna teknik är ungefär 1000 gånger högre än den för konventionella tekniker som använder terahertzvågor.

Forskarna fann också att terahertz-intensitetsfördelningar var olika mellan DCIS och IDC, antyder möjligheten till kvantitativ bestämning av cancermalignitet.

Bröstcancervävnadsprovet tillhandahölls och bedömdes histologiskt av medarbetare från University of Bordeaux och Bergonié Institute. "En av utmaningarna i denna forskning är att förbereda ett högkvalitativt bröstcancervävnadsprov tillverkat på en icke-linjär optisk kristall. Det är en av de stora framgångarna inom internationell gemensam forskning, " säger motsvarande författare Masayoshi Tonouchi.

"Att kombinera vår teknik med maskininlärning hjälper till vid tidig upptäckt av cancer och bestämning av cancer malignitet, såväl som utveckling av innovativa terahertz diagnostiska enheter som använder mikroelektromekaniska system."