تقنية التصوير الضوئي الصوتي يمكن أن تقلل من تلف الأعصاب أثناء الجراحة – عالم الفيزياء

أثناء الجراحة، يمكن أن يتم قطع الأعصاب أو تمددها أو ضغطها عن طريق الخطأ إذا أخطأ الجراح في ربطها بأنسجة أخرى. وللحد من هذا الخطر، يسعى العلماء إلى تطوير تقنيات تصوير طبية جديدة أفضل من الموجات فوق الصوتية وأسرع من التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) في تمييز الأنسجة العصبية وبالتالي منع الضرر العرضي. وقد ساهم الباحثون في جامعة جونز هوبكنز في الولايات المتحدة مؤخرًا في هذا الجهد من خلال تحديد خصائص الامتصاص البصري للعصب السليم واستخدام هذه المعلومات لتحسين تقنيات التصوير والاستشعار القائمة على البصريات.

على عكس بعض أنواع الأنسجة الأخرى، فإن الأنسجة العصبية غنية بالمركبات الدهنية المعروفة باسم الدهون. تمتص هذه الدهون الضوء في منطقتين من الطيف الكهرومغناطيسي: المنطقة القريبة من الأشعة تحت الحمراء II (NIR-II) والقريبة من الأشعة تحت الحمراء III (NIR-III)، والتي تمتد من 1000-1350 نانومتر ومن 1550-1870 نانومتر على التوالي. ومع ذلك، فإن أقوى امتصاص لها يكمن في منطقة NIR-III، مما يجعل هذه الأطوال الموجية مثالية للحصول على صور للأنسجة الغنية بالدهون مثل الأعصاب باستخدام طريقة هجينة تعرف باسم التصوير الضوئي الصوتي.

في هذه الطريقة، يتم أولاً إضاءة عينة الأنسجة بالضوء النبضي، مما يؤدي إلى تسخينها قليلاً. ومع ارتفاع درجة حرارته، يتوسع النسيج، مما يولد موجات فوق صوتية يمكن اكتشافها بعد ذلك باستخدام كاشف الموجات فوق الصوتية.

ذروة امتصاص الضوء المميزة

وفي العمل الجديد أ جامعة جان هوبكنز فريق بقيادة مهندس الطب الحيوي موييناتو بيل تم إعداده لتحديد أفضل طول موجي ضمن نافذة NIR-III هذه لتحديد الأنسجة العصبية في الصور الصوتية الضوئية. افترض الباحثون أن الطول الموجي المثالي سيكون بين 1630 و1850 نانومتر، حيث أن غلاف المايلين للخلايا العصبية له ذروة مميزة لامتصاص الضوء في هذا النطاق.

لاختبار فرضيتهم، استخدموا مقياس الطيف الضوئي القياسي للحصول على قياس امتصاص بصري مفصل لعينات الأعصاب الطرفية المأخوذة في الجسم الحي من الخنازير. ثم قاموا بتمييز الملامح الصوتية الضوئية للعينات عن طريق اختيار معلومات السعة من الصور الصوتية الضوئية للأعصاب.

لاحظ الباحثون في البداية ذروة الامتصاص عند 1210 نانومتر، والتي تقع في نطاق NIR-II. ومع ذلك، فإن هذه الذروة موجودة أيضًا في أنواع أخرى من الدهون، وليس فقط تلك الموجودة في أغلفة المايلين للأنسجة العصبية، لذلك اعتبروها غير مناسبة لأغراضهم. وبعد ذلك، عندما طرحوا مساهمة الماء من طيف الامتصاص، وجدوا ذروة امتصاص الدهون المميزة لكل من الأعصاب عند 1725 نانومتر - في منتصف نطاق NIR-III المتوقع.

يعمل التعلم العميق على تسريع التصوير الصوتي فائق الدقة

"عملنا هو أول عمل يصف أطياف الامتصاص البصري لعينات أعصاب الخنازير الطازجة باستخدام طيف واسع من الأطوال الموجية" يقول بيل. "تسلط نتائجنا الضوء على الوعد السريري للتصوير الضوئي الصوتي متعدد الأطياف كتقنية أثناء العملية الجراحية لتحديد وجود الأعصاب المايلينية أو منع إصابة الأعصاب أثناء التدخلات الطبية، مع آثار محتملة على التقنيات الأخرى القائمة على البصريات."

ويخطط الباحثون للبناء على النتائج التي توصلوا إليها لتصميم تقنيات التصوير الضوئي الصوتي الجديدة. يقول بيل: "لدينا الآن ملف تعريف أساسي لامتصاص بصري خاص بالأعصاب يمكن استخدامه في التحقيقات المستقبلية". عالم الفيزياء. "لم نعد بحاجة إلى الاعتماد على أطياف الدهون، والتي يمكن أن تختلف."

عملهم الحالي مفصل في مجلة البصريات الطبية الحيوية.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/photoacoustic-imaging-technique-could-reduce-nerve-damage-during-surgery/