Fotoakustinen kuvantamistekniikka voi vähentää hermovaurioita leikkauksen aikana – Physics World

Leikkauksen aikana hermoja voidaan vahingossa leikata, venyttää tai puristaa, jos kirurgi sekoittaa ne muihin kudoksiin. Tämän riskin vähentämiseksi tutkijat pyrkivät kehittämään uusia lääketieteellisiä kuvantamistekniikoita, jotka ovat ultraääntä parempia ja nopeampia kuin magneettikuvaus (MRI) hermokudoksen erottamisessa ja siten vahingossa tapahtuvien vaurioiden estämisessä. Yhdysvaltalaisen Johns Hopkinsin yliopiston tutkijat osallistuivat äskettäin tähän pyrkimykseen karakterisoimalla ehjän hermon optisia absorptio-ominaisuuksia ja käyttämällä näitä tietoja optiikkaan perustuvien kuvantamis- ja tunnistustekniikoiden optimointiin.

Toisin kuin jotkut muut kudostyypit, hermokudos sisältää runsaasti rasvayhdisteitä, jotka tunnetaan lipideinä. Nämä lipidit absorboivat valoa kahdella sähkömagneettisen spektrin alueella: lähi-infrapuna-II (NIR-II) ja lähi-infrapuna-III (NIR-III), jotka kulkevat 1000–1350 nm ja 1550–1870 nm. Niiden voimakkain absorptio on kuitenkin NIR-III-alueella, mikä tekee näistä aallonpituuksista ihanteellisia kuvien saamiseksi runsaasti lipidejä sisältävistä kudoksista, kuten hermoista, käyttämällä hybridimenetelmää, joka tunnetaan nimellä fotoakustinen kuvantaminen.

Tässä menetelmässä kudosnäyte valaistaan ​​ensin pulssivalolla, jolloin se lämpenee hieman. Kun se lämpenee, kudos laajenee ja tuottaa ultraääniaaltoja, jotka voidaan sitten havaita ultraäänidetektorilla.

Tyypillinen valon absorptiohuippu

Uudessa teoksessa a Johns Hopkins biolääketieteen insinöörin johtama tiimi Muyinatu Bell päättivät määrittää parhaan aallonpituuden tässä NIR-III-ikkunassa hermokudoksen tunnistamiseksi fotoakustisissa kuvissa. Tutkijat olettivat, että ihanteellinen aallonpituus olisi välillä 1630-1850 nm, koska hermosolujen myeliinivaippalla on tyypillinen valon absorptiohuippu tällä alueella.

Hypoteesinsa testaamiseksi he käyttivät standardispektrofotometriä saadakseen yksityiskohtaisen optisen absorptiomittauksen ääreishermon näytteistä. in vivo sioista. Sitten he karakterisoivat näytteiden fotoakustiset profiilit valitsemalla amplituditiedot hermojen fotoakustisista kuvista.

Tutkijat havaitsivat aluksi absorptiohuipun 1210 nm:ssä, joka on NIR-II-alueella. Tämä huippu esiintyy kuitenkin myös muun tyyppisissä lipideissä, ei vain niissä, joita löytyy hermokudoksen myeliinikuorista, joten he pitivät sitä sopimattomana tarkoituksiinsa. Sitten, kun he vähensivät veden osuuden absorptiospektristä, he löysivät tyypillisen lipidien absorptiohuipun kullekin hermolle aallonpituudella 1725 nm – pamaus odotetun NIR-III-alueen keskellä.

Syväoppiminen nopeuttaa superresoluutioista fotoakustista kuvantamista

"Työmme on ensimmäinen, joka karakterisoi tuoreiden sian hermonäytteiden optiset absorbanssispektrit käyttämällä laajaa aallonpituuksien spektriä, " Bell sanoo. "Tuloksemme korostavat monispektrisen fotoakustisen kuvantamisen kliinistä lupausta intraoperatiivisena tekniikkana myelinoituneiden hermojen esiintymisen määrittämiseksi tai hermovaurion estämiseksi lääketieteellisten toimenpiteiden aikana, mikä saattaa vaikuttaa muihin optiikkaan perustuviin teknologioihin."

Tutkijat aikovat hyödyntää havaintojaan uusien fotoakustisten kuvantamistekniikoiden suunnittelussa. "Meillä on nyt hermospesifinen optisen absorption perusprofiili, jota voidaan käyttää tulevissa tutkimuksissa", Bell kertoo. Fysiikan maailma. "Meidän ei enää tarvitse luottaa lipidien spektreihin, jotka voivat vaihdella."

Heidän nykyinen työnsä on kuvattu yksityiskohtaisesti Journal of Biomedical Optics.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/photoacoustic-imaging-technique-could-reduce-nerve-damage-during-surgery/