טכניקת הדמיה פוטו-אקוסטית יכולה להפחית נזק עצבי במהלך הניתוח - עולם הפיזיקה

במהלך הניתוח, עצבים יכולים להיחתך בטעות, למתוח או להידחס אם המנתח טועה בהם רקמה אחרת. כדי להפחית את הסיכון הזה, מדענים מבקשים לפתח טכניקות הדמיה רפואיות חדשות טובות יותר מאולטרסאונד ומהירות יותר מהדמיית תהודה מגנטית (MRI) בהבחנה בין רקמת עצב ובכך למנוע נזק מקרי. חוקרים מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס בארה"ב תרמו לאחרונה למאמץ זה על ידי אפיון תכונות הספיגה האופטית של עצב שלם ושימוש במידע זה כדי לייעל טכנולוגיות הדמיה וחישה מבוססות אופטיקה.

שלא כמו כמה סוגי רקמות אחרים, רקמת העצבים עשירה בתרכובות שומניות הידועות בשם שומנים. שומנים אלו סופגים אור בשני אזורים של הספקטרום האלקטרומגנטי: הקרוב-אינפרא אדום-II (NIR-II) וקרוב-אינפרא אדום-III (NIR-III), הפועלים בין 1000-1350 ננומטר ובין 1550-1870 ננומטר בהתאמה. עם זאת, הספיגה החזקה ביותר שלהם נמצאת באזור NIR-III, מה שהופך את אורכי הגל הללו לאידיאליים לקבלת תמונות של רקמות עשירות בשומנים כמו עצבים באמצעות שיטה היברידית המכונה הדמיה פוטו-אקוסטית.

בשיטה זו מוארת תחילה דגימת רקמה באור פועם, הגורם לה להתחמם מעט. כשהיא מתחממת, הרקמה מתרחבת, ויוצרת גלים אולטרסאונדים שניתן לזהות לאחר מכן באמצעות גלאי אולטרסאונד.

שיא קליטת אור אופייני

בעבודה החדשה, א ג'ונס הופקינס צוות בראשות מהנדס ביו-רפואי Muyinatu Bell יצאו לקבוע את אורך הגל הטוב ביותר בתוך חלון NIR-III זה לזיהוי רקמת עצב בתמונות פוטו-אקוסטיות. החוקרים שיערו שאורך הגל האידיאלי יהיה בין 1630 ל-1850 ננומטר, שכן למעטפת המיאלין של תאי העצב יש שיא קליטת אור אופייני בטווח זה.

כדי לבדוק את ההשערה שלהם, הם השתמשו בספקטרופוטומטר סטנדרטי כדי להשיג מדידת ספיגה אופטית מפורטת על דגימות עצבים היקפיים שנלקחו in vivo מחזירים. לאחר מכן הם אפיינו את הפרופילים הפוטו-אקוסטיים של הדגימות על ידי בחירת מידע משרעת מתוך תמונות פוטו-אקוסטיות של העצבים.

החוקרים צפו בתחילה בשיא ספיגה ב-1210 ננומטר, שנמצא בטווח NIR-II. עם זאת, שיא זה קיים גם בסוגים אחרים של שומנים, לא רק אלו המצויים במעטפת המיאלין של רקמת העצבים, ולכן הם ראו שזה לא מתאים למטרותיהם. לאחר מכן, כאשר הורידו את תרומת המים מספקטרום הספיגה, הם מצאו שיא ספיגת שומנים אופייני לכל אחד מהעצבים ב-1725 ננומטר - באנג באמצע טווח ה-NIR-III הצפוי.

למידה עמוקה מאיץ הדמיה פוטו-אקוסטית ברזולוציה על

"העבודה שלנו היא הראשונה לאפיין את ספקטרום הספיגה האופטית של דגימות עצבי חזיר טריים תוך שימוש בספקטרום רחב של אורכי גל" אומר בל. "התוצאות שלנו מדגישות את ההבטחה הקלינית של הדמיה פוטו-אקוסטית רב-ספקטרלית כטכניקה תוך ניתוחית לקביעת נוכחותם של עצבים בעלי מיאלין או מניעת פגיעה עצבית במהלך התערבויות רפואיות, עם השלכות אפשריות על טכנולוגיות אחרות המבוססות על אופטיקה."

החוקרים מתכננים להתבסס על הממצאים שלהם כדי לעצב טכניקות הדמיה פוטו-אקוסטיות חדשות. "יש לנו כעת פרופיל בסיס ספיגה אופטית ספציפי לעצב שניתן להשתמש בו בחקירות עתידיות", אומר בל עולם הפיזיקה. "אנחנו כבר לא צריכים להסתמך על הספקטרום של שומנים, שיכולים להשתנות."

עבודתם הנוכחית מפורטת ב כתב העת לאופטיקה ביו-רפואית.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/photoacoustic-imaging-technique-could-reduce-nerve-damage-during-surgery/