Tehnica de imagistică fotoacustică ar putea reduce afectarea nervilor în timpul intervenției chirurgicale – Physics World

În timpul intervenției chirurgicale, nervii pot fi tăiați, întinși sau comprimați accidental dacă chirurgul îi confundă cu alt țesut. Pentru a reduce acest risc, oamenii de știință încearcă să dezvolte noi tehnici de imagistică medicală care sunt mai bune decât ultrasunetele și mai rapide decât imagistica prin rezonanță magnetică (RMN) la distingerea țesutului nervos și astfel prevenind leziunile accidentale. Cercetătorii de la Universitatea Johns Hopkins din SUA au contribuit recent la acest efort prin caracterizarea proprietăților de absorbție optică a unui nerv intact și folosind aceste informații pentru a optimiza tehnologiile de imagistică și de detectare bazate pe optică.

Spre deosebire de alte tipuri de țesut, țesutul nervos este bogat în compuși grași cunoscuți sub numele de lipide. Aceste lipide absorb lumina în două regiuni ale spectrului electromagnetic: infraroșu apropiat II (NIR-II) și infraroșu apropiat III (NIR-III), care rulează de la 1000-1350 nm și, respectiv, de la 1550-1870 nm. Cu toate acestea, cea mai puternică absorbție a acestora se află în regiunea NIR-III, ceea ce face ca aceste lungimi de undă să fie ideale pentru obținerea de imagini ale țesuturilor bogate în lipide, cum ar fi nervii, folosind o metodă hibridă cunoscută sub numele de imagistică fotoacustică.

În această metodă, o probă de țesut este mai întâi iluminată cu lumină pulsată, ceea ce o face să se încălzească ușor. Pe măsură ce se încălzește, țesutul se extinde, generând unde ultrasonice care pot fi apoi detectate cu un detector cu ultrasunete.

Vârful caracteristic de absorbție a luminii

În noua lucrare, a Johns Hopkins echipa condusa de un inginer biomedical Muyinatu Bell și-a propus să determine cea mai bună lungime de undă în această fereastră NIR-III pentru identificarea țesutului nervos în imagini fotoacustice. Cercetătorii au emis ipoteza că lungimea de undă ideală ar fi între 1630 și 1850 nm, deoarece teaca de mielină a celulelor nervoase are un vârf caracteristic de absorbție a luminii în acest interval.

Pentru a-și testa ipoteza, ei au folosit un spectrofotometru standard pentru a obține măsurarea detaliată a absorbției optice pe probele de nervi periferici prelevate. in vivo de la porci. Apoi au caracterizat profilurile fotoacustice ale probelor prin selectarea informațiilor de amplitudine din imaginile fotoacustice ale nervilor.

Cercetătorii au observat inițial un vârf de absorbție la 1210 nm, care se află în intervalul NIR-II. Cu toate acestea, acest vârf este prezent și în alte tipuri de lipide, nu doar în cele găsite în tecile de mielină ale țesutului nervos, așa că l-au considerat nepotrivit pentru scopurile lor. Apoi, când au scăzut contribuția apei din spectrul de absorbție, au găsit un vârf caracteristic de absorbție a lipidelor pentru fiecare dintre nervi la 1725 nm - bang la mijlocul intervalului așteptat NIR-III.

Învățarea profundă accelerează imaginile fotoacustice de super-rezoluție

Lucrarea noastră este prima care a caracterizat spectrele de absorbție optică ale probelor proaspete de nervi de porc folosind un spectru larg de lungimi de undă, " spune Bell. „Rezultatele noastre evidențiază promisiunea clinică a imaginii fotoacustice multispectrale ca tehnică intraoperatorie pentru a determina prezența nervilor mielinizați sau pentru a preveni leziunile nervoase în timpul intervențiilor medicale, cu posibile implicații pentru alte tehnologii bazate pe optică.”

Cercetătorii intenționează să se bazeze pe descoperirile lor pentru a proiecta noi tehnici de imagistică fotoacustică. „Acum avem un profil de bază de absorbție optică specific nervilor care poate fi utilizat în investigații viitoare”, spune Bell. Lumea fizicii. „Nu mai trebuie să ne bazăm pe spectrele lipidelor, care pot varia.”

Lucrarea lor actuală este detaliată în Jurnalul de optică biomedicală.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/photoacoustic-imaging-technique-could-reduce-nerve-damage-during-surgery/