Fotoakustilise pildistamise tehnika võib vähendada närvikahjustusi operatsiooni ajal – Physics World

Operatsiooni ajal võib närve kogemata lõigata, venitada või kokku suruda, kui kirurg peab neid teiste kudedega ekslikult. Selle riski vähendamiseks püüavad teadlased välja töötada uusi meditsiinilise pildistamise tehnikaid, mis on paremad kui ultraheli ja kiiremad kui magnetresonantstomograafia (MRI), et eristada närvikudet ja vältida seeläbi juhuslikke kahjustusi. USA Johns Hopkinsi ülikooli teadlased aitasid hiljuti sellesse jõupingutusse kaasa, iseloomustades terve närvi optilise neeldumise omadusi ja kasutades seda teavet optikapõhiste pildistamis- ja tuvastustehnoloogiate optimeerimiseks.

Erinevalt mõnest teisest koetüübist on närvikude rikas lipiididena tuntud rasvaühendite poolest. Need lipiidid neelavad valgust elektromagnetilise spektri kahes piirkonnas: lähiinfrapuna-II (NIR-II) ja lähiinfrapuna-III (NIR-III), mis kulgevad vastavalt 1000–1350 nm ja 1550–1870 nm. Kuid nende tugevaim neeldumine on NIR-III piirkonnas, mis muudab need lainepikkused ideaalseks lipiidirikaste kudede, näiteks närvide kujutiste saamiseks, kasutades hübriidmeetodit, mida tuntakse fotoakustilise kujutisena.

Selle meetodi puhul valgustatakse koeproov esmalt impulssvalgusega, mis põhjustab selle veidi kuumenemist. Kuumutamisel kude laieneb, tekitades ultrahelilaineid, mida saab seejärel ultrahelidetektoriga tuvastada.

Iseloomulik valguse neeldumise tipp

Uues teoses on a Johns Hopkins meeskond, mida juhib biomeditsiiniinsener Muyinatu kelluke eesmärk on määrata selles NIR-III aknas parim lainepikkus närvikoe tuvastamiseks fotoakustilistel kujutistel. Teadlased oletasid, et ideaalne lainepikkus oleks vahemikus 1630–1850 nm, kuna närvirakkude müeliini ümbrisel on selles vahemikus iseloomulik valguse neeldumise tipp.

Oma hüpoteesi kontrollimiseks kasutasid nad standardset spektrofotomeetrit, et saada perifeersete närvide proovide põhjal üksikasjalik optiline neeldumine. in vivo sigadest. Seejärel iseloomustasid nad proovide fotoakustilisi profiile, valides närvide fotoakustilistest kujutistest amplituuditeabe.

Teadlased täheldasid algselt neeldumispiiki lainepikkusel 1210 nm, mis jääb NIR-II vahemikku. Kuid see piik esineb ka muud tüüpi lipiidides, mitte ainult närvikoe müeliinkestades leiduvates lipiidides, mistõttu nad pidasid seda nende eesmärkide jaoks sobimatuks. Seejärel, kui nad lahutasid vee osa neeldumisspektrist, leidsid nad iga närvi jaoks iseloomuliku lipiidide neeldumispiigi lainepikkusel 1725 nm – pauk eeldatava NIR-III vahemiku keskel.

Sügav õppimine kiirendab ülieraldusvõimega fotoakustilist pildistamist

"Meie töö on esimene, mis iseloomustab värskete sigade närviproovide optilist neeldumisspektrit, kasutades laia lainepikkuste spektrit" Bell ütleb. "Meie tulemused rõhutavad multispektraalse fotoakustilise pildistamise kliinilist lubadust kui intraoperatiivset tehnikat müeliniseerunud närvide olemasolu kindlakstegemiseks või närvikahjustuste vältimiseks meditsiiniliste sekkumiste ajal, millel on võimalik mõju teistele optikapõhistele tehnoloogiatele."

Teadlased kavatsevad oma leidudele tuginedes välja töötada uued fotoakustilised pildistamistehnikad. "Meil on nüüd närvispetsiifiline optilise neeldumise algprofiil, mida saab kasutada tulevastes uuringutes, " ütleb Bell. Füüsika maailm. "Me ei pea enam toetuma lipiidide spektrile, mis võib varieeruda."

Nende praegune töö on üksikasjalikult kirjeldatud Biomeditsiinilise optika ajakiri.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/photoacoustic-imaging-technique-could-reduce-nerve-damage-during-surgery/