تکنیک تصویربرداری فوتوآکوستیک می تواند آسیب عصبی را در حین جراحی کاهش دهد - دنیای فیزیک

در طول جراحی، اگر جراح آنها را با بافت های دیگر اشتباه بگیرد، ممکن است به طور تصادفی اعصاب بریده، کشیده یا فشرده شوند. برای کاهش این خطر، دانشمندان به دنبال توسعه تکنیک‌های جدید تصویربرداری پزشکی هستند که بهتر از اولتراسوند و سریع‌تر از تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) در تشخیص بافت عصبی و در نتیجه جلوگیری از آسیب تصادفی باشد. محققان دانشگاه جان هاپکینز در ایالات متحده اخیراً با توصیف ویژگی‌های جذب نوری یک عصب دست‌نخورده و استفاده از این اطلاعات برای بهینه‌سازی فناوری‌های تصویربرداری و سنجش مبتنی بر اپتیک به این تلاش کمک کردند.

برخلاف برخی از انواع بافت های دیگر، بافت عصبی سرشار از ترکیبات چربی است که به عنوان لیپید شناخته می شوند. این لیپیدها نور را در دو ناحیه از طیف الکترومغناطیسی جذب می کنند: مادون قرمز-II نزدیک (NIR-II) و مادون قرمز-III نزدیک (NIR-III) که به ترتیب بین 1000-1350 نانومتر و 1550-1870 نانومتر هستند. با این حال، قوی ترین جذب آنها در ناحیه NIR-III نهفته است، که این طول موج ها را برای به دست آوردن تصاویری از بافت های غنی از چربی مانند اعصاب با استفاده از یک روش ترکیبی به نام تصویربرداری فوتوآکوستیک ایده آل می کند.

در این روش ابتدا یک نمونه بافت با نور پالسی روشن می شود که باعث می شود کمی گرم شود. با گرم شدن، بافت منبسط می‌شود و امواج اولتراسونیک تولید می‌کند که سپس با یک آشکارساز اولتراسوند قابل تشخیص است.

اوج جذب نور مشخصه

در کار جدید، الف جان هاپکینز تیمی به رهبری مهندس زیست پزشکی مویناتو بل تعیین بهترین طول موج در این پنجره NIR-III برای شناسایی بافت عصبی در تصاویر فوتوآکوستیک. محققان فرض کردند که طول موج ایده‌آل بین 1630 تا 1850 نانومتر خواهد بود، زیرا غلاف میلین سلول‌های عصبی دارای اوج جذب نور مشخص در این محدوده است.

برای آزمایش فرضیه خود، آنها از یک اسپکتروفتومتر استاندارد برای به دست آوردن اندازه گیری دقیق جذب نوری در نمونه های عصبی محیطی استفاده کردند. در داخل بدن از خوک ها سپس با انتخاب اطلاعات دامنه از تصاویر فوتوآکوستیک اعصاب، پروفایل های فوتوآکوستیک نمونه ها را مشخص کردند.

محققان در ابتدا یک پیک جذب را در 1210 نانومتر مشاهده کردند که در محدوده NIR-II قرار دارد. با این حال، این اوج در انواع دیگر لیپیدها نیز وجود دارد، نه فقط آنهایی که در غلاف میلین بافت عصبی یافت می شوند، بنابراین آنها آن را برای اهداف خود نامناسب می دانستند. سپس، وقتی سهم آب را از طیف جذب کم کردند، پیک جذب لیپید مشخصی برای هر یک از اعصاب در طول موج 1725 نانومتر پیدا کردند - انفجار در وسط محدوده مورد انتظار NIR-III.

یادگیری عمیق تصویربرداری فوتوآکوستیک با وضوح فوق العاده را تسریع می کند

"کار ما اولین کاری است که طیف جذب نوری نمونه‌های عصب خوکی تازه را با استفاده از طیف وسیعی از طول‌موج‌ها مشخص می‌کند." بل می گوید. "نتایج ما وعده بالینی تصویربرداری فوتوآکوستیک چندطیفی را به عنوان یک تکنیک حین عمل برای تعیین وجود اعصاب میلین دار یا جلوگیری از آسیب عصبی در طول مداخلات پزشکی، با پیامدهای احتمالی برای سایر فناوری های مبتنی بر اپتیک برجسته می کند."

محققان قصد دارند بر اساس یافته های خود تکنیک های جدید تصویربرداری فوتوآکوستیک را طراحی کنند. بل می گوید: «ما اکنون یک پروفایل پایه جذب نوری ویژه عصبی داریم که می تواند در تحقیقات آینده استفاده شود. دنیای فیزیک. ما دیگر نیازی به تکیه بر طیف لیپیدها نداریم که می توانند متفاوت باشند.

کار حاضر آنها به تفصیل در مجله اپتیک زیست پزشکی.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/photoacoustic-imaging-technique-could-reduce-nerve-damage-during-surgery/