光声成像技术可以减少手术期间的神经损伤 – 物理世界

在手术过程中，如果外科医生将神经误认为是其他组织，神经可能会被意外切断、拉伸或压缩。 为了降低这种风险，科学家们寻求开发新的医学成像技术，该技术在区分神经组织方面比超声波更好、比磁共振成像 (MRI) 更快，从而防止意外损伤。 美国约翰霍普金斯大学的研究人员最近通过表征完整神经的光学吸收特性并利用这些信息来优化基于光学的成像和传感技术，为这项工作做出了贡献。

与其他一些组织类型不同，神经组织富含称为脂质的脂肪化合物。 这些脂质吸收电磁波谱两个区域的光：近红外 II (NIR-II) 和近红外 III (NIR-III)，分别为 1000–1350 nm 和 1550–1870 nm。 然而，它们的最强吸收位于 NIR-III 区域，这使得这些波长非常适合使用称为光声成像的混合方法获取富含脂质的组织（例如神经）的图像。

在这种方法中，首先用脉冲光照射组织样本，使其稍微加热。 当温度升高时，组织膨胀，产生超声波，然后可以用超声波探测器检测到。

特征光吸收峰

在新作品中， 美国约翰霍普金斯大学 由生物医学工程师领导的团队 穆伊纳图·贝尔 着手确定 NIR-III 窗口内的最佳波长，以识别光声图像中的神经组织。 研究人员推测，理想的波长应在 1630 至 1850 nm 之间，因为神经细胞的髓鞘在此范围内具有特征性的光吸收峰。

为了验证他们的假设，他们使用标准分光光度计对所采集的周围神经样本进行了详细的光学吸收测量 体内 来自猪。 然后，他们通过从神经的光声图像中选择幅度信息来表征样本的光声轮廓。

研究人员最初在 1210 nm 处观察到吸收峰，该吸收峰位于 NIR-II 范围内。 然而，这个峰也存在于其他类型的脂质中，而不仅仅是神经组织髓鞘中发现的脂质，因此他们认为它不适合他们的目的。 然后，当他们从吸收光谱中减去水的贡献时，他们发现每个神经在 1725 nm 处都有一个特征性脂质吸收峰 - 正好位于预期 NIR-III 范围的中间。

深度学习加速超分辨率光声成像

“我们的工作是第一个使用宽光谱波长来表征新鲜猪神经样品的光学吸收光谱的工作“ 贝尔说. “我们的结果强调了多光谱光声成像作为一种术中技术的临床前景，可以确定有髓神经的存在或在医疗干预期间预防神经损伤，这可能对其他基于光学的技术产生影响。”

研究人员计划根据他们的发现设计新的光声成像技术。 “我们现在有了神经特异性光学吸收基线曲线，可用于未来的研究，”贝尔告诉我们 物理世界。 “我们不再需要依赖可能变化的脂质光谱。”

他们目前的工作详细介绍于 生物医学光学杂志.

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• Sumber: https://physicsworld.com/a/photoacoustic-imaging-technique-could-reduce-nerve-damage-during-surgery/