Техніка фотоакустичної візуалізації може зменшити пошкодження нервів під час операції – Physics World

Під час операції нерви можуть бути випадково перерізані, розтягнуті або стиснуті, якщо хірург прийме їх за іншу тканину. Щоб зменшити цей ризик, вчені прагнуть розробити нові методи медичної візуалізації, які є кращими за ультразвук і швидшими за магнітно-резонансну томографію (МРТ) у розрізненні нервової тканини та, таким чином, запобігають випадковому пошкодженню. Дослідники з Університету Джона Хопкінса в США нещодавно зробили внесок у цю роботу, охарактеризувавши властивості оптичного поглинання непошкодженого нерва та використовуючи цю інформацію для оптимізації технологій зображення та зондування на основі оптики.

На відміну від деяких інших типів тканин, нервова тканина багата жировими сполуками, відомими як ліпіди. Ці ліпіди поглинають світло у двох областях електромагнітного спектру: ближньому інфрачервоному-II (NIR-II) та ближньому інфрачервоному-III (NIR-III), які проходять від 1000–1350 нм і від 1550–1870 нм відповідно. Однак їхнє найсильніше поглинання відбувається в області NIR-III, що робить ці довжини хвиль ідеальними для отримання зображень багатих ліпідами тканин, таких як нерви, за допомогою гібридного методу, відомого як фотоакустична візуалізація.

У цьому методі зразок тканини спочатку освітлюється імпульсним світлом, що змушує його трохи нагріватися. Нагріваючись, тканина розширюється, генеруючи ультразвукові хвилі, які потім можна виявити за допомогою ультразвукового детектора.

Характерний пік світлопоглинання

У новій роботі а Джонс Хопкінс команда під керівництвом інженера-біомедика Дзвін Муїнату вирішив визначити найкращу довжину хвилі в цьому вікні NIR-III для ідентифікації нервової тканини на фотоакустичних зображеннях. Дослідники припустили, що ідеальна довжина хвилі буде між 1630 і 1850 нм, оскільки мієлінова оболонка нервових клітин має характерний пік поглинання світла в цьому діапазоні.

Щоб перевірити свою гіпотезу, вони використали стандартний спектрофотометр для отримання детальних вимірювань оптичного поглинання зразків периферичних нервів. в природних умовах від свиней. Потім вони охарактеризували фотоакустичні профілі зразків, вибравши інформацію про амплітуду з фотоакустичних зображень нервів.

Спочатку дослідники спостерігали пік поглинання при 1210 нм, який лежить в діапазоні NIR-II. Однак цей пік також присутній в інших типах ліпідів, а не тільки в мієлінових оболонках нервової тканини, тому вони вважали його непридатним для своїх цілей. Потім, коли вони відняли внесок води зі спектру поглинання, вони виявили характерний пік поглинання ліпідів для кожного з нервів на 1725 нм – вибух в середині очікуваного діапазону NIR-III.

Глибоке навчання прискорює створення фотоакустичних зображень із супер роздільною здатністю

"Наша робота є першою, яка охарактеризувала спектри оптичного поглинання свіжих зразків нервів свиней за допомогою широкого спектру довжин хвиль., Â € Белл каже. «Наші результати підкреслюють клінічні перспективи мультиспектрального фотоакустичного зображення як інтраопераційного методу для визначення наявності мієлінізованих нервів або запобігання пошкодженню нервів під час медичних втручань, з можливими наслідками для інших технологій на основі оптики».

Дослідники планують спиратися на свої висновки для розробки нових методів фотоакустичної обробки зображень. «Тепер ми маємо базовий профіль оптичного поглинання, який можна використовувати в майбутніх дослідженнях», — розповідає Белл. Світ фізики. «Нам більше не потрібно покладатися на спектри ліпідів, які можуть змінюватися».

Їх поточна робота детально описана в Журнал біомедичної оптики.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/photoacoustic-imaging-technique-could-reduce-nerve-damage-during-surgery/