Técnica de imagem fotoacústica pode reduzir danos aos nervos durante cirurgia – Physics World

Durante a cirurgia, os nervos podem ser acidentalmente cortados, esticados ou comprimidos se o cirurgião os confundir com outro tecido. Para reduzir este risco, os cientistas procuram desenvolver novas técnicas de imagiologia médica que sejam melhores que o ultrassom e mais rápidas que a ressonância magnética (MRI) na distinção do tecido nervoso e, assim, na prevenção de danos acidentais. Pesquisadores da Universidade Johns Hopkins, nos EUA, contribuíram recentemente para esse esforço, caracterizando as propriedades de absorção óptica de um nervo intacto e usando essas informações para otimizar tecnologias de imagem e detecção baseadas em óptica.

Ao contrário de alguns outros tipos de tecido, o tecido nervoso é rico em compostos gordurosos conhecidos como lipídios. Esses lipídios absorvem luz em duas regiões do espectro eletromagnético: o infravermelho próximo II (NIR-II) e o infravermelho próximo III (NIR-III), que vão de 1000 a 1350 nm e de 1550 a 1870 nm, respectivamente. No entanto, a sua absorção mais forte reside na região NIR-III, o que torna estes comprimentos de onda ideais para a obtenção de imagens de tecidos ricos em lípidos, tais como nervos, utilizando um método híbrido conhecido como imagem fotoacústica.

Neste método, uma amostra de tecido é primeiro iluminada com luz pulsada, o que faz com que ela aqueça ligeiramente. À medida que aquece, o tecido se expande, gerando ondas ultrassônicas que podem então ser detectadas com um detector de ultrassom.

Pico característico de absorção de luz

No novo trabalho, um Johns Hopkins equipe liderada por engenheiro biomédico Sino Muyinatu decidiu determinar o melhor comprimento de onda dentro desta janela NIR-III para identificar tecido nervoso em imagens fotoacústicas. Os pesquisadores levantaram a hipótese de que o comprimento de onda ideal estaria entre 1630 e 1850 nm, uma vez que a bainha de mielina das células nervosas tem um pico característico de absorção de luz nessa faixa.

Para testar sua hipótese, eles usaram um espectrofotômetro padrão para obter medições detalhadas da absorção óptica em amostras de nervos periféricos coletadas. in vivo de porcos. Eles então caracterizaram os perfis fotoacústicos das amostras selecionando informações de amplitude a partir de imagens fotoacústicas dos nervos.

Os pesquisadores observaram inicialmente um pico de absorção em 1210 nm, que se encontra na faixa NIR-II. No entanto, este pico também está presente noutros tipos de lípidos, não apenas nos encontrados nas bainhas de mielina do tecido nervoso, pelo que o consideraram inadequado para os seus fins. Então, quando subtraíram a contribuição da água do espectro de absorção, encontraram um pico característico de absorção lipídica para cada um dos nervos em 1725 nm – estrondo no meio da faixa esperada do NIR-III.

O aprendizado profundo acelera a geração de imagens fotoacústicas de super-resolução

"Nosso trabalho é o primeiro a caracterizar os espectros de absorvância óptica de amostras frescas de nervos suínos usando um amplo espectro de comprimentos de onda" Bell diz. “Nossos resultados destacam a promessa clínica da imagem fotoacústica multiespectral como uma técnica intraoperatória para determinar a presença de nervos mielinizados ou prevenir lesões nervosas durante intervenções médicas, com possíveis implicações para outras tecnologias baseadas em óptica.”

Os pesquisadores planejam aproveitar suas descobertas para projetar novas técnicas de imagem fotoacústica. “Agora temos um perfil de base de absorção óptica específico do nervo que pode ser usado em investigações futuras”, diz Bell. Mundo da física. “Não precisamos mais depender dos espectros dos lipídios, que podem variar.”

Seu trabalho atual é detalhado em Revista de Óptica Biomédica.

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