تجسم پیشرفته اعصاب با تصویربرداری فتوآکوستیک

به گزارش روابط پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاه ایران، دانشمندان طیف جذب منحصر به فرد اعصاب میلین دار را به عنوان راهی برای تجسم و تمایز آنها از محیط اطرافشان بررسی می کنند.

روش های تهاجمی پزشکی، مانند جراحی که نیاز به بی حسی موضعی دارد، اغلب با خطر آسیب عصبی همراه است. در طول یک عمل جراحی، جراحان ممکن است به طور تصادفی اعصاب را برش دهند، کشیده یا فشرده کنند، به خصوص زمانی که آنها را با بافت دیگری اشتباه بگیرند. این می تواند منجر به علائم طولانی مدت در بیمار، از جمله مشکلات حسی و حرکتی شود.

به طور مشابه، بیمارانی که انسداد عصبی یا سایر انواع بیهوشی دریافت می کنند، اگر سوزن در فاصله صحیح از عصب محیطی مورد نظر قرار نگیرد، ممکن است دچار آسیب عصبی شوند.

در نتیجه، محققان در تلاش برای توسعه تکنیک های تصویربرداری پزشکی برای کاهش خطر آسیب عصبی بوده اند. به عنوان مثال، سونوگرافی و تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI) می تواند به جراح کمک کند تا محل اعصاب را در طول یک عمل مشخص کند. با این حال، جدا کردن اعصاب از بافت اطراف در تصاویر اولتراسوند چالش برانگیز است، در حالی که MRI گران و زمان بر است.

در این راستا، یک رویکرد جایگزین امیدوارکننده به نام تصویربرداری فوتوآکوستیک چندطیفی وجود دارد. یک تکنیک غیرتهاجمی، تصویربرداری فوتوآکوستیک، امواج نور و صدا را برای ایجاد تصاویر دقیق از بافت ها و ساختارهای بدن ترکیب می کند. اساساً ناحیه مورد نظر ابتدا با نور پالسی روشن می شود و باعث می شود کمی گرم شود. این به نوبه خود باعث انبساط بافت ها می شود و امواج اولتراسونیک را ارسال می کند که می تواند توسط یک آشکارساز اولتراسوند دریافت شود.

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه جانز هاپکینز اخیراً مطالعه ای را انجام داده اند که در آن به طور کامل جذب و پروفایل های فوتوآکوستیک بافت عصبی در سراسر طیف مادون قرمز نزدیک (NIR) را مشخص کردند. کار آنها که در 4 سپتامبر در مجله اپتیک زیست پزشکی منتشر شد، توسط دکتر Muyinatu A. Lediju Bell، استادیار جان سی. مالون و مدیر آزمایشگاه PULSE در دانشگاه جانز هاپکینز رهبری شد.

یکی از اهداف اصلی مطالعه آنها تعیین طول موج ایده آل برای شناسایی بافت عصبی در تصاویر فوتوآکوستیک بود. محققان فرض کردند که طول موج های 1630 تا 1850 نانومتر، که در پنجره نوری NIR-III قرار دارند، محدوده بهینه برای تجسم عصب خواهند بود، زیرا لیپیدهای موجود در غلاف میلین نورون ها دارای اوج جذب مشخصه در این محدوده هستند.

برای آزمایش این فرضیه، آنها اندازه گیری های دقیق جذب نوری را روی نمونه های عصب محیطی انجام دادند. آنها یک پیک جذب را در 1210 نانومتر مشاهده کردند که در محدوده NIR-II قرار داشت. با این حال، چنین پیک جذبی در انواع دیگر لیپیدها نیز وجود دارد. در مقابل، زمانی که سهم آب از طیف جذب کم شد، بافت عصبی اوج منحصر به فردی را در 1725 نانومتر در محدوده NIR-III به نمایش گذاشت.

علاوه بر این، محققان با استفاده از تنظیمات تصویربرداری سفارشی، اندازه گیری های فوتوآکوستیک را روی اعصاب محیطی خوکی زنده انجام دادند. این آزمایش ها بیشتر این فرضیه را تایید کردند که اوج در باند NIR-III می تواند به طور موثری برای افتراق بافت عصبی غنی از چربی از سایر انواع بافت ها و مواد حاوی آب یا دارای کمبود چربی استفاده شود.

به طور کلی، این یافته ها می تواند دانشمندان را برای کشف بیشتر پتانسیل تصویربرداری فوتوآکوستیک ترغیب کند. علاوه بر این، توصیف پروفایل جذب نوری بافت عصبی می تواند به بهبود تکنیک های تشخیص و بخش بندی عصب در هنگام استفاده از سایر روش های تصویربرداری نوری کمک کند.