फोटोकॉस्टिक इमेजिंग तकनीक सर्जरी के दौरान तंत्रिका क्षति को कम कर सकती है - फिजिक्स वर्ल्ड

सर्जरी के दौरान, यदि सर्जन गलती से नसों को अन्य ऊतक समझ लेता है तो नसें गलती से कट, खिंच या दब सकती हैं। इस जोखिम को कम करने के लिए, वैज्ञानिक नई मेडिकल इमेजिंग तकनीक विकसित करना चाहते हैं जो तंत्रिका ऊतक को अलग करने में अल्ट्रासाउंड से बेहतर और चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) से तेज हो और इस प्रकार आकस्मिक क्षति को रोक सके। अमेरिका में जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने हाल ही में एक अक्षुण्ण तंत्रिका के ऑप्टिकल अवशोषण गुणों को चिह्नित करके और प्रकाशिकी-आधारित इमेजिंग और सेंसिंग प्रौद्योगिकियों को अनुकूलित करने के लिए इस जानकारी का उपयोग करके इस प्रयास में योगदान दिया।

कुछ अन्य ऊतक प्रकारों के विपरीत, तंत्रिका ऊतक लिपिड नामक वसायुक्त यौगिकों से समृद्ध होता है। ये लिपिड विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के दो क्षेत्रों में प्रकाश को अवशोषित करते हैं: निकट-अवरक्त-द्वितीय (एनआईआर-द्वितीय) और निकट-अवरक्त-III (एनआईआर-III), जो क्रमशः 1000-1350 एनएम और 1550-1870 एनएम तक चलते हैं। हालाँकि, उनका सबसे मजबूत अवशोषण एनआईआर-III क्षेत्र में होता है, जो इन तरंग दैर्ध्य को फोटोकॉस्टिक इमेजिंग के रूप में ज्ञात हाइब्रिड विधि का उपयोग करके तंत्रिकाओं जैसे लिपिड-समृद्ध ऊतकों की छवियां प्राप्त करने के लिए आदर्श बनाता है।

इस विधि में, एक ऊतक के नमूने को पहले स्पंदित प्रकाश से रोशन किया जाता है, जिससे वह थोड़ा गर्म हो जाता है। जैसे-जैसे यह गर्म होता है, ऊतक फैलता है, जिससे अल्ट्रासोनिक तरंगें उत्पन्न होती हैं जिन्हें अल्ट्रासाउंड डिटेक्टर से पता लगाया जा सकता है।

विशेषता प्रकाश अवशोषण शिखर

नये काम में, ए जॉन्स हॉपकिन्स बायोमेडिकल इंजीनियर के नेतृत्व में टीम मुयिनतु बेल फोटोकॉस्टिक छवियों में तंत्रिका ऊतक की पहचान के लिए इस एनआईआर-III विंडो के भीतर सर्वोत्तम तरंग दैर्ध्य निर्धारित करने के लिए निर्धारित किया गया है। शोधकर्ताओं ने अनुमान लगाया कि आदर्श तरंग दैर्ध्य 1630 और 1850 एनएम के बीच होगा, क्योंकि तंत्रिका कोशिकाओं के माइलिन म्यान में इस सीमा में एक विशिष्ट प्रकाश अवशोषण शिखर होता है।

अपनी परिकल्पना का परीक्षण करने के लिए, उन्होंने लिए गए परिधीय तंत्रिका नमूनों पर विस्तृत ऑप्टिकल अवशोषण माप प्राप्त करने के लिए एक मानक स्पेक्ट्रोफोटोमीटर का उपयोग किया vivo में सूअरों से. फिर उन्होंने तंत्रिकाओं की फोटोध्वनिक छवियों से आयाम की जानकारी का चयन करके नमूनों की फोटोध्वनिक प्रोफाइल की विशेषता बताई।

शोधकर्ताओं ने शुरू में 1210 एनएम पर अवशोषण शिखर देखा, जो एनआईआर-II रेंज में है। हालाँकि, यह शिखर अन्य प्रकार के लिपिड में भी मौजूद है, न कि केवल तंत्रिका ऊतक के माइलिन आवरण में पाए जाने वाले लिपिड में, इसलिए उन्होंने इसे अपने उद्देश्यों के लिए अनुपयुक्त माना। फिर, जब उन्होंने अवशोषण स्पेक्ट्रम से पानी के योगदान को घटाया, तो उन्हें प्रत्येक तंत्रिका के लिए 1725 एनएम पर एक विशिष्ट लिपिड अवशोषण शिखर मिला - जो अपेक्षित एनआईआर-III रेंज के बीच में था।

डीप लर्निंग सुपर-रिज़ॉल्यूशन फोटोकॉस्टिक इमेजिंग को तेज करता है

"हमारा काम तरंग दैर्ध्य के विस्तृत स्पेक्ट्रम का उपयोग करके ताजा सूअर तंत्रिका नमूनों के ऑप्टिकल अवशोषण स्पेक्ट्रा को चिह्नित करने वाला पहला है, " बेल कहते हैं. "हमारे परिणाम अन्य ऑप्टिक्स-आधारित प्रौद्योगिकियों के लिए संभावित निहितार्थ के साथ, माइलिनेटेड नसों की उपस्थिति निर्धारित करने या चिकित्सा हस्तक्षेप के दौरान तंत्रिका चोट को रोकने के लिए एक इंट्राऑपरेटिव तकनीक के रूप में मल्टीस्पेक्ट्रल फोटोकॉस्टिक इमेजिंग के नैदानिक ​​वादे को उजागर करते हैं।"

शोधकर्ता नई फोटोकॉस्टिक इमेजिंग तकनीकों को डिजाइन करने के लिए अपने निष्कर्षों पर काम करने की योजना बना रहे हैं। बेल बताते हैं, "अब हमारे पास एक तंत्रिका-विशिष्ट ऑप्टिकल अवशोषण बेसलाइन प्रोफ़ाइल है जिसका उपयोग भविष्य की जांच में किया जा सकता है।" भौतिकी की दुनिया. "हमें अब लिपिड के स्पेक्ट्रा पर भरोसा करने की ज़रूरत नहीं है, जो भिन्न हो सकते हैं।"

उनका वर्तमान कार्य विस्तृत है जर्नल ऑफ बायोमेडिकल ऑप्टिक्स.

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/photoacoustic-imaging-technique-could-reduce-nerve-damage-during-surgery/