A fotoakusztikus képalkotó technika csökkentheti az idegkárosodást a műtét során – Physics World

A műtét során az idegeket véletlenül elvághatják, megnyújthatják vagy összenyomhatják, ha a sebész összetéveszti őket más szövetekkel. Ennek a kockázatnak a csökkentése érdekében a tudósok olyan új orvosi képalkotó technikák kifejlesztésére törekednek, amelyek jobbak az ultrahangnál és gyorsabbak, mint a mágneses rezonancia képalkotás (MRI) az idegszövetek megkülönböztetésében, és így megakadályozzák a véletlen károsodást. Az amerikai Johns Hopkins Egyetem kutatói a közelmúltban hozzájárultak ehhez az erőfeszítéshez az ép ideg optikai abszorpciós tulajdonságainak jellemzésével, és ezen információk felhasználásával az optika alapú képalkotási és érzékelési technológiák optimalizálására.

Más szövettípusoktól eltérően az idegszövetek zsíros vegyületekben, úgynevezett lipidekben gazdagok. Ezek a lipidek az elektromágneses spektrum két régiójában nyelnek el fényt: a közeli infravörös-II-ben (NIR-II) és a közeli infravörös-III-ban (NIR-III), amelyek 1000-1350 nm, illetve 1550-1870 nm között futnak. Azonban a legerősebb abszorpciójuk a NIR-III régióban rejlik, ami ideálissá teszi ezeket a hullámhosszokat lipidekben gazdag szövetek, például idegek képeinek készítéséhez a fotoakusztikus képalkotásként ismert hibrid módszerrel.

Ennél a módszernél a szövetmintát először pulzáló fénnyel világítják meg, amitől az kissé felmelegszik. Ahogy felmelegszik, a szövet kitágul, ultrahanghullámokat generálva, amelyeket azután ultrahangdetektorral lehet kimutatni.

Jellegzetes fényelnyelési csúcs

Az új műben a Johns Hopkins orvosbiológiai mérnök vezette csapat Muyinatu Bell arra törekedtek, hogy meghatározzák a legjobb hullámhosszt ezen a NIR-III ablakon belül az idegszövetek fotoakusztikus képeken történő azonosításához. A kutatók azt feltételezték, hogy az ideális hullámhossz 1630 és 1850 nm között lenne, mivel az idegsejtek mielinhüvelyének ebben a tartományban van egy jellegzetes fényelnyelési csúcsa.

Hipotézisük tesztelésére szabványos spektrofotométert használtak, hogy részletes optikai abszorpciós mérést végezzenek a vett perifériás idegmintákon. in vivo disznóktól. Ezután jellemezték a minták fotoakusztikus profilját az amplitúdó információinak kiválasztásával az idegek fotoakusztikus képeiből.

A kutatók kezdetben egy abszorpciós csúcsot figyeltek meg 1210 nm-en, ami a NIR-II tartományba esik. Ez a csúcs azonban más típusú lipidekben is megtalálható, nem csak az idegszövet mielinhüvelyében, ezért nem tartották megfelelőnek a céljaikra. Aztán, amikor levonták a víz hozzájárulását az abszorpciós spektrumból, mindegyik idegre jellemző lipidabszorpciós csúcsot találtak 1725 nm-en – bumm a várt NIR-III tartomány közepén.

A mély tanulás felgyorsítja a szuperfelbontású fotoakusztikus képalkotást

"Munkánk elsőként jellemezte a friss sertés idegminták optikai abszorbancia spektrumát széles hullámhossz-spektrum segítségével, " Bell azt mondja. "Eredményeink rávilágítanak a multispektrális fotoakusztikus képalkotás klinikai ígéretére, mint intraoperatív technikára a myelinizált idegek jelenlétének meghatározására vagy az idegsérülések megelőzésére az orvosi beavatkozások során, ami más optika alapú technológiákra is hatással lehet."

A kutatók azt tervezik, hogy eredményeikre építve új fotoakusztikus képalkotási technikákat terveznek. "Most már van egy idegspecifikus optikai abszorpciós alapprofilunk, amelyet a jövőbeni vizsgálatok során használhatunk" - mondja Bell Fizika Világa. "Már nem kell a lipidek spektrumára hagyatkoznunk, amelyek változhatnak."

Jelen munkájukat részletezi Journal of Medicinal Optics.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/photoacoustic-imaging-technique-could-reduce-nerve-damage-during-surgery/