Johns Hopkins Üniversitesi araştırmacıları, optimum sinir görselleştirmesi için temel dalga boylarını belirleyerek, invaziv tıbbi prosedürler sırasında sinir yaralanmalarını önlemede multispektral fotoakustik görüntülemenin potansiyelini vurguluyor.
Bilim insanları miyelinli sinirleri görselleştirmenin ve çevrelerinden ayırt etmenin bir yolu olarak onlara özgü emilim spektrumlarını araştırın.
Lokal anestezi gerektiren ameliyatlar gibi invazif tıbbi prosedürler genellikle sinir yaralanması riskini içerir. Bir ameliyat sırasında cerrahlar, özellikle sinirleri başka bir dokuyla karıştırdıklarında yanlışlıkla sinirleri kesebilir, gerebilir veya sıkıştırabilir. Bu, hastada duyusal ve motor problemler de dahil olmak üzere uzun süreli semptomlara yol açabilir. Benzer şekilde, sinir blokajı veya diğer anestezi türlerini alan hastalar, iğnenin hedeflenen periferik sinire doğru mesafeye yerleştirilmemesi durumunda sinir hasarına maruz kalabilir.
Mevcut Görüntüleme Tekniklerindeki Zorluklar
Sonuç olarak Araştırmacılar sinir hasarı riskini azaltmak için tıbbi görüntüleme teknikleri geliştirmeye çalışıyorlar. Örneğin, ultrason ve manyetik rezonans görüntüleme (MRI), cerrahın bir işlem sırasında sinirlerin yerini tam olarak belirlemesine yardımcı olabilir. Bununla birlikte, ultrason görüntülerinde sinirleri çevreleyen dokudan ayırmak zordur; ayrıca MRI pahalı ve zaman alıcıdır.
Ulnar (solda) ve medyanın (sağda) fotoakustik görüntüleri ) ilk kez in vivo kaydedilen bir domuzdan alınan sinirler. Sinirler 1725 nm ışıkla aydınlatıldı ve ortak kayıtlı ultrason görüntüleri üzerine yerleştirildi. Sinirlerin ana hatları ve çevredeki agaroz ilgi bölgeleri (ROI) de gösterilmektedir. Katkı Sağlayan: M. Graham ve diğerleri, doi 10.1117/1.JBO.28.9.097001
Fotoakustik Görüntülemenin Vaadi
Bu bağlamda, umut verici bir alternatif yaklaşım bilinmektedir multispektral fotoakustik görüntüleme olarak. Noninvazif bir teknik olan fotoakustik görüntüleme, ışık ve ses dalgalarını birleştirerek vücuttaki doku ve yapıların ayrıntılı görüntülerini oluşturur. Temel olarak hedef bölge önce darbeli ışıkla aydınlatılır ve bu da bölgenin hafifçe ısınmasına neden olur. Bu da dokuların genişlemesine neden olarak ultrason dedektörü tarafından algılanabilen ultrasonik dalgalar gönderir.
Johns Hopkins Üniversitesi’nden Son Araştırmalar
Johns Hopkins Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi yakın zamanda yakın kızılötesi (NIR) spektrumu boyunca sinir dokusunun emilimini ve fotoakustik profillerini kapsamlı bir şekilde tanımladıkları bir çalışma yürüttüler. 4 Eylül’de Journal of Biomedical Optics’te yayınlanan çalışmaları, Johns Hopkins Üniversitesi’nde John C. Malone Doçenti ve PULSE Laboratuvarı Direktörü Dr. Muyinatu A. Lediju Bell tarafından yönetildi.
Başlıca çalışmalardan biri Çalışmalarının amacı, fotoakustik görüntülerde sinir dokusunu tanımlamak için ideal dalga boylarını belirlemekti. Araştırmacılar, NIR-III optik penceresinde yer alan 1630-1850 nm arasındaki dalga boylarının sinir görselleştirmesi için en uygun aralık olacağını, çünkü nöronların miyelin kılıfında bulunan lipitlerin bu aralıkta karakteristik bir emilim zirvesine sahip olduğunu öne sürdüler.
Bu hipotezi test etmek için periferik sinir örnekleri üzerinde ayrıntılı optik absorpsiyon ölçümleri gerçekleştirdiler. 1210 nm’de NIR-II aralığına düşen bir absorbans zirvesi gözlemlediler. Bununla birlikte, böyle bir emilim zirvesi diğer lipit türlerinde de mevcuttur. Buna karşılık, absorbans spektrumundan suyun katkısı çıkarıldığında sinir dokusu, NIR-III aralığında 1725 nm’de benzersiz bir zirve sergiledi.
Pratik Testler ve Uygulamalar
Ek olarak, araştırmacılar, özel bir görüntüleme düzeneği kullanarak canlı domuzun periferik sinirleri üzerinde fotoakustik ölçümler gerçekleştirdi. Bu deneyler ayrıca, NIR-III bandındaki zirvenin, lipit bakımından zengin sinir dokusunu diğer doku türlerinden ve su içeren veya lipit eksikliği olan malzemelerden ayırmak için etkili bir şekilde kullanılabileceği hipotezini doğruladı.
Memnun oldum Sonuçlara göre Bell şunu belirtiyor: “Çalışmamız, geniş bir dalga boyu spektrumu kullanarak taze domuz siniri örneklerinin optik absorbans spektrumlarını karakterize eden ilk çalışma olmasının yanı sıra, multispektral fotoakustik ile sağlıklı ve yenilenmiş domuz sinirlerinin in vivo görselleştirilmesini gösteren ilk çalışmadır. NIR-III penceresinde görüntüleme.”
Genel olarak, bu bulgular bilim adamlarını fotoakustik görüntülemenin potansiyelini daha fazla keşfetmeye motive edebilir. Ayrıca, sinir dokusunun optik absorbans profilinin karakterizasyonu, diğer optik görüntüleme yöntemleri kullanılırken sinir tespit ve segmentasyon tekniklerinin iyileştirilmesine yardımcı olabilir.
“Sonuçlarımız, multispektral fotoakustik görüntülemenin klinik vaadini, belirleme için intraoperatif bir teknik olarak vurgulamaktadır. miyelinli sinirlerin varlığı veya tıbbi müdahaleler sırasında sinir hasarının önlenmesi, diğer optik tabanlı teknolojiler için olası çıkarımlar. Böylelikle katkılarımız biyomedikal optik topluluğu için başarılı bir şekilde yeni bir bilimsel temel oluşturuyor,” diye bitiriyor Bell.
Referans: “Optik absorpsiyon spektrumları ve açıkta kalan periferik sinirlerin buna karşılık gelen in vivo fotoakustik görselleştirilmesi” Yazan: Michelle T. Graham, Arunima Sharma , William M. Padovano, Visakha Suresh, Arlene Chiu, Susanna M. Thon, Sami Tuffaha ve Muyinatu A. Lediju Bell, 4 Eylül 2023, Journal of Biomedical Optics.
DOI: 10.1117/1.JBO.28.9 .097001