Fotoakustik görüntüleme tekniği ameliyat sırasında sinir hasarını azaltabilir - Fizik Dünyası

Fotoakustik görüntüleme tekniği ameliyat sırasında sinir hasarını azaltabilir - Fizik Dünyası

Zaman Damgası: 19 Ekim 2023 7:00

Bir domuzdan alınan ulnar ve median sinirlerin fotoakustik görüntüleri
Bir domuzdan alınan ulnar (sol) ve medyan (sağ) sinirlerin fotoakustik görüntüleri ilk kez in vivo olarak kaydedildi. Sinirler 1725 nm ışıkla aydınlatıldı ve ortak kayıtlı ultrason görüntüleri üzerine yerleştirildi. Sinirlerin ana hatları ve çevredeki agaroz ilgi bölgeleri (ROI) de gösterilmektedir. (Nezaket: M Graham ve diğerleri, doi 10.1117/1.JBO.28.9.097001.)

Ameliyat sırasında, cerrahın sinirleri başka doku sanması durumunda sinirler kazara kesilebilir, gerilebilir veya sıkıştırılabilir. Bu riski azaltmak için bilim insanları, sinir dokusunu ayırt etme ve böylece kazara hasarları önleme konusunda ultrasondan daha iyi ve manyetik rezonans görüntülemeden (MRI) daha hızlı olan yeni tıbbi görüntüleme teknikleri geliştirmeye çalışıyor. ABD'deki Johns Hopkins Üniversitesi'ndeki araştırmacılar yakın zamanda sağlam bir sinirin optik emilim özelliklerini karakterize ederek ve bu bilgiyi optik tabanlı görüntüleme ve algılama teknolojilerini optimize etmek için kullanarak bu çabaya katkıda bulundular.

Diğer bazı doku türlerinin aksine sinir dokusu, lipit olarak bilinen yağlı bileşikler açısından zengindir. Bu lipitler, elektromanyetik spektrumun iki bölgesindeki ışığı emer: sırasıyla 1000-1350 nm ve 1550-1870 nm arasında çalışan yakın kızılötesi-II (NIR-II) ve yakın kızılötesi-III (NIR-III). Bununla birlikte, en güçlü emilimleri NIR-III bölgesinde yatmaktadır; bu, bu dalga boylarını, fotoakustik görüntüleme olarak bilinen hibrit bir yöntem kullanılarak sinirler gibi lipid açısından zengin dokuların görüntülerinin elde edilmesi için ideal kılmaktadır.

Bu yöntemde, bir doku örneği önce darbeli ışıkla aydınlatılır ve bu da doku örneğinin hafifçe ısınmasına neden olur. Isınırken doku genişler ve daha sonra bir ultrason dedektörü ile tespit edilebilecek ultrasonik dalgalar üretir.

Karakteristik ışık emme zirvesi

Yeni çalışmada bir Johns Hopkins biyomedikal mühendisinin liderliğindeki ekip Muyinatu Çanı fotoakustik görüntülerde sinir dokusunu tanımlamak için bu NIR-III penceresi içindeki en iyi dalga boyunu belirlemek üzere yola çıktı. Araştırmacılar ideal dalga boyunun 1630 ila 1850 nm arasında olacağını varsaydılar çünkü sinir hücrelerinin miyelin kılıfı bu aralıkta karakteristik bir ışık emme zirvesine sahipti.

Hipotezlerini test etmek için, alınan periferik sinir örneklerinde ayrıntılı optik absorpsiyon ölçümü elde etmek amacıyla standart bir spektrofotometre kullandılar. in vivo domuzlardan. Daha sonra sinirlerin fotoakustik görüntülerinden genlik bilgisi seçerek örneklerin fotoakustik profillerini karakterize ettiler.

Araştırmacılar başlangıçta NIR-II aralığında yer alan 1210 nm'de bir emilim zirvesi gözlemlediler. Ancak bu zirve, yalnızca sinir dokusunun miyelin kılıflarında bulunanlarda değil, diğer lipit türlerinde de mevcut olduğundan, araştırmacılar bunun amaçlarına uygun olmadığını düşündüler. Daha sonra, absorpsiyon spektrumundan suyun katkısını çıkardıklarında, sinirlerin her biri için 1725 nm'de beklenen NIR-III aralığının ortasında karakteristik bir lipit absorpsiyon zirvesi buldular.

"Çalışmamız, geniş bir dalga boyu spektrumu kullanarak taze domuz siniri örneklerinin optik absorbans spektrumlarını karakterize eden ilk çalışmadır., " Bell diyor ki. "Sonuçlarımız, diğer optik tabanlı teknolojiler için olası sonuçlarla birlikte, miyelinli sinirlerin varlığını belirlemek veya tıbbi müdahaleler sırasında sinir hasarını önlemek için intraoperatif bir teknik olarak multispektral fotoakustik görüntülemenin klinik vaadini vurgulamaktadır."

Araştırmacılar, yeni fotoakustik görüntüleme teknikleri tasarlamak için bulgularını geliştirmeyi planlıyor. Bell, "Artık gelecekteki araştırmalarda kullanılabilecek sinire özgü bir optik absorpsiyon temel profiline sahibiz" diyor. Fizik dünyası. "Artık değişebilen lipit spektrumlarına güvenmemize gerek yok."

Mevcut çalışmaları ayrıntılı olarak Biyomedikal Optik Dergisi.

Zaman Damgası:

Den fazla Fizik dünyası