Kỹ thuật chụp ảnh quang âm có thể làm giảm tổn thương thần kinh trong phẫu thuật – Vật lý Thế giới

Trong quá trình phẫu thuật, các dây thần kinh có thể vô tình bị cắt, kéo căng hoặc bị nén nếu bác sĩ phẫu thuật nhầm chúng với các mô khác. Để giảm nguy cơ này, các nhà khoa học tìm cách phát triển các kỹ thuật hình ảnh y tế mới tốt hơn siêu âm và nhanh hơn chụp cộng hưởng từ (MRI) trong việc phân biệt mô thần kinh và do đó ngăn ngừa tổn thương do tai nạn. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Johns Hopkins ở Mỹ gần đây đã đóng góp vào nỗ lực này bằng cách mô tả đặc tính hấp thụ quang học của dây thần kinh nguyên vẹn và sử dụng thông tin này để tối ưu hóa các công nghệ cảm biến và hình ảnh dựa trên quang học.

Không giống như một số loại mô khác, mô thần kinh rất giàu hợp chất béo được gọi là lipid. Các lipid này hấp thụ ánh sáng ở hai vùng của phổ điện từ: cận hồng ngoại-II (NIR-II) và cận hồng ngoại-III (NIR-III), lần lượt chạy từ 1000–1350 nm và từ 1550–1870 nm. Tuy nhiên, khả năng hấp thụ mạnh nhất của chúng nằm ở vùng NIR-III, khiến các bước sóng này trở nên lý tưởng để thu được hình ảnh của các mô giàu lipid như dây thần kinh bằng phương pháp lai được gọi là hình ảnh quang âm.

Trong phương pháp này, mẫu mô lần đầu tiên được chiếu sáng bằng ánh sáng xung, khiến mẫu mô nóng lên một chút. Khi nóng lên, mô nở ra, tạo ra sóng siêu âm mà sau đó có thể được phát hiện bằng máy dò siêu âm.

Đỉnh hấp thụ ánh sáng đặc trưng

Trong tác phẩm mới, một Johns Hopkins đội do kỹ sư y sinh dẫn đầu Chuông Muyinatu đặt ra mục tiêu xác định bước sóng tốt nhất trong cửa sổ NIR-III này để xác định mô thần kinh trong hình ảnh quang âm. Các nhà nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng bước sóng lý tưởng sẽ nằm trong khoảng từ 1630 đến 1850 nm, vì vỏ myelin của tế bào thần kinh có đỉnh hấp thụ ánh sáng đặc trưng trong phạm vi này.

Để kiểm tra giả thuyết của mình, họ đã sử dụng máy quang phổ tiêu chuẩn để thu được phép đo độ hấp thụ quang chi tiết trên các mẫu thần kinh ngoại biên được lấy. trong cơ thể từ lợn. Sau đó, họ mô tả đặc điểm quang âm của các mẫu bằng cách chọn thông tin biên độ từ hình ảnh quang âm của các dây thần kinh.

Ban đầu, các nhà nghiên cứu quan sát thấy đỉnh hấp thụ ở bước sóng 1210 nm, nằm trong phạm vi NIR-II. Tuy nhiên, đỉnh này cũng hiện diện trong các loại lipid khác, không chỉ những loại có trong vỏ myelin của mô thần kinh nên họ cho rằng nó không phù hợp với mục đích của mình. Sau đó, khi loại bỏ sự đóng góp của nước khỏi phổ hấp thụ, họ tìm thấy đỉnh hấp thụ lipid đặc trưng cho mỗi dây thần kinh ở bước sóng 1725 nm – nằm ở giữa phạm vi NIR-III dự kiến.

Học sâu tăng tốc hình ảnh âm thanh siêu phân giải

"Công trình của chúng tôi là công trình đầu tiên mô tả quang phổ hấp thụ quang học của các mẫu thần kinh lợn tươi bằng cách sử dụng phổ bước sóng rộng, " Chuông nói. “Kết quả của chúng tôi nêu bật hứa hẹn lâm sàng về hình ảnh quang âm đa phổ như một kỹ thuật phẫu thuật để xác định sự hiện diện của dây thần kinh có bao myelin hoặc ngăn ngừa tổn thương dây thần kinh trong quá trình can thiệp y tế, cùng với những tác động có thể có đối với các công nghệ dựa trên quang học khác.”

Các nhà nghiên cứu có kế hoạch dựa trên những phát hiện của họ để thiết kế các kỹ thuật hình ảnh quang âm mới. Bell cho biết: “Bây giờ chúng tôi có hồ sơ cơ bản về sự hấp thụ quang học dành riêng cho thần kinh có thể được sử dụng trong các nghiên cứu trong tương lai”. Thế giới vật lý. “Chúng ta không còn cần phải dựa vào phổ của lipid vì chúng có thể khác nhau.”

Công việc hiện tại của họ được trình bày chi tiết trong Tạp chí Quang học Y sinh.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/photoacoustic-imaging-technique-could-reduce-nerve-damage-during-surgery/