Teknik pencitraan fotoakustik dapat mengurangi kerusakan saraf selama operasi – Dunia Fisika

Selama operasi, saraf dapat terpotong, meregang, atau tertekan secara tidak sengaja jika ahli bedah salah mengira saraf tersebut sebagai jaringan lain. Untuk mengurangi risiko ini, para ilmuwan berupaya mengembangkan teknik pencitraan medis baru yang lebih baik daripada USG dan lebih cepat daripada pencitraan resonansi magnetik (MRI) dalam membedakan jaringan saraf sehingga mencegah kerusakan yang tidak disengaja. Para peneliti di Universitas Johns Hopkins di AS baru-baru ini berkontribusi pada upaya ini dengan mengkarakterisasi sifat penyerapan optik dari saraf utuh dan menggunakan informasi ini untuk mengoptimalkan teknologi pencitraan dan penginderaan berbasis optik.

Tidak seperti beberapa jenis jaringan lainnya, jaringan saraf kaya akan senyawa lemak yang disebut lipid. Lipid ini menyerap cahaya di dua wilayah spektrum elektromagnetik: inframerah-dekat-II (NIR-II) dan inframerah-dekat-III (NIR-III), yang masing-masing beroperasi pada 1000–1350 nm dan 1550–1870 nm. Namun, serapan terkuatnya terletak di wilayah NIR-III, yang menjadikan panjang gelombang ini ideal untuk memperoleh gambar jaringan kaya lipid seperti saraf menggunakan metode hibrid yang dikenal sebagai pencitraan fotoakustik.

Dalam metode ini, sampel jaringan pertama-tama disinari dengan cahaya berdenyut, yang menyebabkannya sedikit memanas. Saat memanas, jaringan mengembang, menghasilkan gelombang ultrasonik yang kemudian dapat dideteksi dengan detektor ultrasonik.

Puncak serapan cahaya yang khas

Dalam karya baru, a Johns Hopkins tim yang dipimpin oleh insinyur biomedis Lonceng Muyinatu berangkat untuk menentukan panjang gelombang terbaik dalam jendela NIR-III ini untuk mengidentifikasi jaringan saraf dalam gambar fotoakustik. Para peneliti berhipotesis bahwa panjang gelombang ideal adalah antara 1630 dan 1850 nm, karena selubung mielin sel saraf memiliki karakteristik puncak penyerapan cahaya dalam kisaran ini.

Untuk menguji hipotesisnya, mereka menggunakan spektrofotometer standar untuk mendapatkan pengukuran penyerapan optik secara rinci pada sampel saraf tepi yang diambil in vivo dari babi. Mereka kemudian mengkarakterisasi profil fotoakustik sampel dengan memilih informasi amplitudo dari gambar fotoakustik saraf.

Para peneliti awalnya mengamati puncak serapan pada 1210 nm, yang terletak pada kisaran NIR-II. Namun, puncak ini juga terdapat pada jenis lipid lain, tidak hanya pada selubung mielin jaringan saraf, sehingga dianggap tidak sesuai dengan tujuannya. Kemudian, ketika mereka mengurangi kontribusi air dari spektrum penyerapan, mereka menemukan karakteristik puncak penyerapan lipid untuk masing-masing saraf pada 1725 nm – tepat di tengah kisaran NIR-III yang diharapkan.

Pembelajaran mendalam mempercepat pencitraan fotoakustik resolusi super

"Pekerjaan kami adalah yang pertama mengkarakterisasi spektrum serapan optik sampel saraf babi segar menggunakan spektrum panjang gelombang yang luas, " kata Bell. “Hasil kami menyoroti janji klinis pencitraan fotoakustik multispektral sebagai teknik intraoperatif untuk menentukan keberadaan saraf bermielin atau mencegah cedera saraf selama intervensi medis, dengan kemungkinan implikasi pada teknologi berbasis optik lainnya.”

Para peneliti berencana untuk mengembangkan temuan mereka untuk merancang teknik pencitraan fotoakustik baru. “Kami sekarang memiliki profil dasar penyerapan optik spesifik saraf yang dapat digunakan dalam penyelidikan di masa depan,” kata Bell Dunia Fisika. “Kita tidak perlu lagi bergantung pada spektrum lipid, yang bisa bervariasi.”

Pekerjaan mereka saat ini dirinci Jurnal Optik Biomedis.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/photoacoustic-imaging-technique-could-reduce-nerve-damage-during-surgery/