Foto-akoestische beeldvormingstechniek kan zenuwbeschadiging tijdens operaties verminderen – Physics World

Tijdens de operatie kunnen zenuwen per ongeluk worden doorgesneden, uitgerekt of samengedrukt als de chirurg ze voor ander weefsel aanziet. Om dit risico te verminderen, proberen wetenschappers nieuwe medische beeldvormingstechnieken te ontwikkelen die beter zijn dan echografie en sneller dan magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) bij het onderscheiden van zenuwweefsel en zo accidentele schade te voorkomen. Onderzoekers van de Johns Hopkins Universiteit in de VS hebben onlangs aan deze inspanning bijgedragen door de optische absorptie-eigenschappen van een intacte zenuw te karakteriseren en deze informatie te gebruiken om op optica gebaseerde beeld- en detectietechnologieën te optimaliseren.

In tegenstelling tot sommige andere weefseltypen is zenuwweefsel rijk aan vetverbindingen die bekend staan ​​als lipiden. Deze lipiden absorberen licht in twee gebieden van het elektromagnetische spectrum: het nabij-infrarood-II (NIR-II) en het nabij-infrarood-III (NIR-III), die respectievelijk van 1000–1350 nm en van 1550–1870 nm lopen. Hun sterkste absorptie ligt echter in het NIR-III-gebied, wat deze golflengten ideaal maakt voor het verkrijgen van beelden van lipiderijke weefsels zoals zenuwen met behulp van een hybride methode die bekend staat als foto-akoestische beeldvorming.

Bij deze methode wordt een weefselmonster eerst belicht met gepulseerd licht, waardoor het enigszins opwarmt. Naarmate het warmer wordt, zet het weefsel uit, waardoor ultrasone golven worden gegenereerd die vervolgens kunnen worden gedetecteerd met een ultrasone detector.

Karakteristieke lichtabsorptiepiek

In het nieuwe werk, a Johns Hopkins team onder leiding van een biomedisch ingenieur Muyinatu-bel uiteengezet om de beste golflengte binnen dit NIR-III-venster te bepalen voor het identificeren van zenuwweefsel in foto-akoestische beelden. De onderzoekers veronderstelden dat de ideale golflengte tussen 1630 en 1850 nm zou liggen, omdat de myelineschede van zenuwcellen in dit bereik een karakteristieke lichtabsorptiepiek heeft.

Om hun hypothese te testen, gebruikten ze een standaard spectrofotometer om gedetailleerde optische absorptiemetingen te verkrijgen op genomen perifere zenuwmonsters in vivo van varkens. Vervolgens karakteriseerden ze de foto-akoestische profielen van de monsters door amplitude-informatie te selecteren uit foto-akoestische beelden van de zenuwen.

De onderzoekers observeerden aanvankelijk een absorptiepiek bij 1210 nm, die in het NIR-II-bereik ligt. Deze piek is echter ook aanwezig in andere soorten lipiden, niet alleen in de lipiden die in de myeline-omhulsels van zenuwweefsel worden aangetroffen, dus achtten ze het ongeschikt voor hun doeleinden. Toen ze vervolgens de bijdrage van water van het absorptiespectrum aftrokken, vonden ze voor elk van de zenuwen een karakteristieke lipidenabsorptiepiek bij 1725 nm – precies in het midden van het verwachte NIR-III-bereik.

Deep learning versnelt fotoakoestische beeldvorming met superresolutie

"Ons werk is het eerste dat de optische absorptiespectra van verse varkenszenuwmonsters karakteriseert met behulp van een breed spectrum aan golflengten' zegt Bel. “Onze resultaten benadrukken de klinische belofte van multispectrale fotoakoestische beeldvorming als een intraoperatieve techniek om de aanwezigheid van gemyeliniseerde zenuwen te bepalen of zenuwbeschadiging te voorkomen tijdens medische interventies, met mogelijke implicaties voor andere op optica gebaseerde technologieën.”

De onderzoekers zijn van plan voort te bouwen op hun bevindingen om nieuwe foto-akoestische beeldvormingstechnieken te ontwerpen. “We hebben nu een zenuwspecifiek basisprofiel voor optische absorptie dat kan worden gebruikt in toekomstig onderzoek”, vertelt Bell. Natuurkunde wereld. “We hoeven niet langer te vertrouwen op de spectra van lipiden, die kunnen variëren.”

Hun huidige werk wordt gedetailleerd beschreven in Tijdschrift voor biomedische optica.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/photoacoustic-imaging-technique-could-reduce-nerve-damage-during-surgery/