Los procedimientos médicos invasivos, como los que requieren anestesia local, a menudo implican el riesgo de daño a los nervios. Durante la cirugía, el cirujano puede cortar, estirar o comprimir accidentalmente un nervio, especialmente si el nervio se confunde con otro tejido. Esto puede hacer que los pacientes experimenten síntomas a largo plazo, incluidos problemas sensoriales y motores. Asimismo, los pacientes que reciben bloqueos nerviosos u otros tipos de anestesia pueden sufrir daños en los nervios si la aguja no está a la distancia correcta del nervio periférico objetivo.

Por lo tanto, los investigadores han estado trabajando arduamente para desarrollar técnicas de imágenes médicas para reducir el riesgo de daño a los nervios. Por ejemplo, la ecografía y la resonancia magnética (MRI) pueden ayudar a los cirujanos a identificar la ubicación de los nervios durante la cirugía. Sin embargo, distinguir los nervios del tejido circundante en las imágenes de ultrasonido es un desafío y la resonancia magnética es costosa y requiere mucho tiempo.

Investigadores de la Universidad Johns Hopkins destacan el potencial de las imágenes fotoacústicas multiespectrales para prevenir daños a los nervios durante procedimientos médicos invasivos e identificar longitudes de onda clave para una visualización óptima de los nervios.

Se registraron in vivo por primera vez imágenes fotoacústicas del nervio cubital (izquierda) y del nervio mediano (derecha) de cerdo. El nervio se iluminó con luz de 1725 nm y se superpuso a la imagen de ultrasonido confocal. También se muestran los contornos del nervio y la región de interés de agarosa (ROI) circundante. Fuente: M. Graham et al., doi10.1117/1.JBO.28.9.097001

TA GPH14Prospects of Photoacoustic Imaging

Una alternativa prometedora en este sentido Es una imagen fotoacústica multiespectral. Como tecnología no invasiva, las imágenes fotoacústicas combinan ondas de luz y sonido para producir imágenes detalladas de estructuras y tejidos humanos. Básicamente, primero se ilumina la zona objetivo con luz pulsada, provocando que se caliente ligeramente. Esto, a su vez, hace que el tejido se expanda, emitiendo ondas de ultrasonido que son captadas por el detector de ultrasonido.

Un equipo de investigación de la Universidad Johns Hopkins realizó recientemente un estudio en el que caracterizaron minuciosamente la absorción y las características fotoacústicas del tejido neural en todo el rango espectral del infrarrojo cercano (NIR). Los resultados de su investigación se publicaron en el Journal of Biomedical Optics el 4 de septiembre y fueron dirigidos por el Dr. Muyinatu A. Lediju Bell, profesor asociado de John C. Malone y director del Laboratorio PULSE de la Universidad Johns Hopkins.

Uno de los principales objetivos de su investigación es determinar la longitud de onda ideal para identificar tejido neural en imágenes fotoacústicas. Los investigadores plantearon la hipótesis de que las longitudes de onda de 1630-1850 nanómetros, ubicadas dentro de la ventana óptica del infrarrojo cercano III, serían el rango de longitud de onda óptimo para la visualización de los nervios porque los lípidos de la mielina neuronal tienen un pico de absorción característico en este rango.

Para probar esta hipótesis, realizaron mediciones detalladas de la absorción óptica en muestras de nervios periféricos. Observaron un pico de absorción en una longitud de onda de 1.210 nanómetros, que pertenece a la banda del infrarrojo cercano II. Sin embargo, este pico de absorción también está presente en otro tipo de lípidos. Por el contrario, cuando se resta la contribución del agua del espectro de absorción, el tejido neural muestra un pico único en el rango del infrarrojo cercano III a 1725 nm.

Pruebas prácticas e impacto

Además, los investigadores realizaron mediciones fotoacústicas de nervios periféricos en cerdos vivos utilizando un dispositivo de imágenes hecho a medida. Estos experimentos confirmaron aún más la hipótesis de que el uso de picos en la banda III del infrarrojo cercano puede diferenciar eficazmente entre tejido neural rico en lípidos y otros tipos de tejido, así como materiales que contienen agua o pobres en lípidos.

Bell está satisfecho con los resultados y dice: "Nuestro trabajo es el primero en utilizar espectroscopia de longitud de onda amplia para caracterizar el espectro de absorbancia óptica de muestras frescas de nervios de cerdo, y también es el primero en utilizar imágenes fotoacústicas multiespectrales en la ventana de infrarrojo cercano III para demostrar la visualización in vivo de nervios de cerdo sanos y regenerados".

Estos hallazgos podrían inspirar a los científicos a explorar más a fondo el potencial de las imágenes fotoacústicas. Además, la caracterización de los perfiles de absorción de luz del tejido neural puede ayudar a mejorar las técnicas de detección y segmentación neural cuando se utilizan otras modalidades de imágenes ópticas.

"Nuestros hallazgos resaltan la promesa clínica de las imágenes fotoacústicas multiespectrales como una técnica intraoperatoria que puede usarse para determinar la presencia de nervios mielinizados o prevenir daño a los nervios durante intervenciones médicas, y puede tener implicaciones para otras técnicas ópticas. Por lo tanto, nuestra contribución establece con éxito una nueva base científica para la comunidad de óptica biomédica".