Fotoakustična tehnika slikanja bi lahko zmanjšala poškodbe živcev med operacijo – Physics World

Med operacijo se lahko živci pomotoma prerežejo, raztegnejo ali stisnejo, če jih kirurg zamenja za drugo tkivo. Da bi zmanjšali to tveganje, si znanstveniki prizadevajo razviti nove tehnike medicinskega slikanja, ki so boljše od ultrazvoka in hitrejše od slikanja z magnetno resonanco (MRI) pri razlikovanju živčnega tkiva in tako preprečujejo nenamerne poškodbe. Raziskovalci z Univerze Johns Hopkins v ZDA so pred kratkim prispevali k temu prizadevanju z opredelitvijo lastnosti optične absorpcije nepoškodovanega živca in uporabo teh informacij za optimizacijo tehnologij slikanja in zaznavanja, ki temeljijo na optiki.

Za razliko od nekaterih drugih vrst tkiv je živčno tkivo bogato z maščobnimi spojinami, znanimi kot lipidi. Ti lipidi absorbirajo svetlobo v dveh območjih elektromagnetnega spektra: bližnjem infrardečem-II (NIR-II) in bližnjem infrardečem-III (NIR-III), ki potekata od 1000–1350 nm oziroma od 1550–1870 nm. Vendar je njihova najmočnejša absorpcija v območju NIR-III, zaradi česar so te valovne dolžine idealne za pridobivanje slik tkiv, bogatih z lipidi, kot so živci, z uporabo hibridne metode, znane kot fotoakustično slikanje.

Pri tej metodi vzorec tkiva najprej osvetlimo s pulzno svetlobo, ki povzroči rahlo segrevanje. Ko se segreje, se tkivo razširi in ustvarja ultrazvočne valove, ki jih je nato mogoče zaznati z ultrazvočnim detektorjem.

Značilen vrh absorpcije svetlobe

V novem delu je a Johns Hopkins ekipa, ki jo vodi biomedicinski inženir Zvon Muyinatu določiti najboljšo valovno dolžino znotraj tega okna NIR-III za prepoznavanje živčnega tkiva na fotoakustičnih slikah. Raziskovalci so domnevali, da bi bila idealna valovna dolžina med 1630 in 1850 nm, saj ima mielinska ovojnica živčnih celic značilen vrh absorpcije svetlobe v tem območju.

Da bi preizkusili svojo hipotezo, so uporabili standardni spektrofotometer za pridobitev podrobne meritve optične absorpcije na vzorcih perifernih živcev. vivo od prašičev. Nato so označili fotoakustične profile vzorcev z izbiro informacij o amplitudi iz fotoakustičnih slik živcev.

Raziskovalci so sprva opazili vrh absorpcije pri 1210 nm, ki leži v območju NIR-II. Vendar pa je ta vrh prisoten tudi v drugih vrstah lipidov, ne samo v mielinskih ovojnicah živčnega tkiva, zato so menili, da ni primeren za njihove namene. Potem, ko so od absorpcijskega spektra odšteli prispevek vode, so našli značilen vrh absorpcije lipidov za vsakega od živcev pri 1725 nm – pok na sredini pričakovanega območja NIR-III.

Globoko učenje pospeši fotoakustično slikanje v super ločljivosti

"Naše delo je prvo, ki opisuje optične absorbančne spektre svežih vzorcev prašičjih živcev z uporabo širokega spektra valovnih dolžin" Bell pravi. "Naši rezultati poudarjajo klinično obljubo multispektralnega fotoakustičnega slikanja kot intraoperativne tehnike za ugotavljanje prisotnosti mieliniziranih živcev ali preprečevanje poškodb živcev med medicinskimi posegi, z možnimi posledicami za druge tehnologije, ki temeljijo na optiki."

Raziskovalci nameravajo nadgraditi svoje ugotovitve pri oblikovanju novih tehnik fotoakustičnega slikanja. "Zdaj imamo za živce specifičen osnovni profil optične absorpcije, ki ga lahko uporabimo v prihodnjih preiskavah," pravi Bell Svet fizike. "Ni se nam treba več zanašati na spektre lipidov, ki se lahko razlikujejo."

Njihovo trenutno delo je podrobno opisano v Časopis za biomedicinsko optiko.

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• vir: https://physicsworld.com/a/photoacoustic-imaging-technique-could-reduce-nerve-damage-during-surgery/