Техника фотоакустической визуализации может уменьшить повреждение нервов во время операции

Во время операции нервы могут быть случайно порезаны, растянуты или сдавлены, если хирург ошибочно примет их за другие ткани. Чтобы снизить этот риск, ученые стремятся разработать новые методы медицинской визуализации, которые лучше, чем ультразвук, и быстрее, чем магнитно-резонансная томография (МРТ), различают нервные ткани и, таким образом, предотвращают случайное повреждение. Исследователи из Университета Джонса Хопкинса в США недавно внесли свой вклад в эти усилия, охарактеризовав свойства оптического поглощения неповрежденного нерва и используя эту информацию для оптимизации оптических технологий визуализации и зондирования.

В отличие от некоторых других типов тканей, нервная ткань богата жирными соединениями, известными как липиды. Эти липиды поглощают свет в двух областях электромагнитного спектра: ближнем инфракрасном диапазоне II (NIR-II) и ближнем инфракрасном диапазоне III (NIR-III), которые простираются от 1000 до 1350 нм и от 1550 до 1870 нм соответственно. Однако их самое сильное поглощение приходится на область NIR-III, что делает эти длины волн идеальными для получения изображений богатых липидами тканей, таких как нервы, с использованием гибридного метода, известного как фотоакустическая визуализация.

В этом методе образец ткани сначала облучается импульсным светом, в результате чего он слегка нагревается. При нагревании ткань расширяется, генерируя ультразвуковые волны, которые затем можно обнаружить с помощью ультразвукового детектора.

Характеристический пик светопоглощения

В новой работе А. Johns Hopkins команда под руководством биомедицинского инженера Муйинату Белл намеревались определить наилучшую длину волны в этом окне NIR-III для идентификации нервной ткани на фотоакустических изображениях. Исследователи предположили, что идеальная длина волны должна находиться в диапазоне от 1630 до 1850 нм, поскольку миелиновая оболочка нервных клеток имеет характерный пик поглощения света именно в этом диапазоне.

Чтобы проверить свою гипотезу, они использовали стандартный спектрофотометр для детального измерения оптического поглощения взятых образцов периферических нервов. в естественных условиях из свиней. Затем они охарактеризовали фотоакустические профили образцов, выбрав информацию об амплитуде из фотоакустических изображений нервов.

Первоначально исследователи наблюдали пик поглощения при 1210 нм, который находится в диапазоне NIR-II. Однако этот пик присутствует и в других типах липидов, а не только в тех, что содержатся в миелиновых оболочках нервной ткани, поэтому они сочли его непригодным для своих целей. Затем, когда они вычли вклад воды из спектра поглощения, они обнаружили характерный пик поглощения липидов для каждого из нервов при 1725 нм – взрыв в середине ожидаемого диапазона NIR-III.

Глубокое обучение ускоряет получение фотоакустических изображений сверхвысокого разрешения

Наша работа является первой, которая охарактеризовала спектры оптического поглощения свежих образцов нервов свиньи с использованием широкого спектра длин волн." Белл говорит. «Наши результаты подчеркивают клиническую перспективность мультиспектральной фотоакустической визуализации в качестве интраоперационного метода определения наличия миелинизированных нервов или предотвращения повреждения нервов во время медицинских вмешательств, что может иметь значение для других технологий на основе оптики».

Исследователи планируют использовать свои выводы для разработки новых методов фотоакустической визуализации. «Теперь у нас есть базовый профиль оптического поглощения, специфичный для нервов, который можно использовать в будущих исследованиях», — говорит Белл. Мир физики. «Нам больше не нужно полагаться на спектры липидов, которые могут различаться».

Их нынешняя работа подробно описана в Журнал биомедицинской оптики.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/photoacoustic-imaging-technique-could-reduce-nerve-damage-during-surgery/