Procedimentos médicos invasivos, como aqueles que requerem anestesia local, geralmente envolvem o risco de danos aos nervos. Durante a cirurgia, o cirurgião pode acidentalmente cortar, esticar ou comprimir um nervo, especialmente se o nervo for confundido com outro tecido. Isso pode fazer com que os pacientes apresentem sintomas de longo prazo, incluindo problemas sensoriais e motores. Da mesma forma, pacientes que recebem bloqueios nervosos ou outros tipos de anestesia podem sofrer danos nos nervos se a agulha não estiver na distância correta do nervo periférico alvo.
Portanto, os pesquisadores têm trabalhado duro para desenvolver técnicas de imagens médicas para reduzir o risco de danos aos nervos. Por exemplo, o ultrassom e a ressonância magnética (MRI) podem ajudar os cirurgiões a identificar a localização dos nervos durante a cirurgia. No entanto, distinguir os nervos do tecido circundante nas imagens de ultrassom é um desafio, e a ressonância magnética é cara e demorada.
Pesquisadores da Universidade Johns Hopkins destacam o potencial da imagem fotoacústica multiespectral para prevenir danos aos nervos durante procedimentos médicos invasivos e identificar comprimentos de onda importantes para uma visualização neural ideal.
Imagens fotoacústicas do nervo ulnar de porco (esquerda) e do nervo mediano (direita) foram registradas in vivo pela primeira vez. O nervo foi iluminado com luz de 1725 nm e sobreposto à imagem ultrassonográfica confocal. Também são mostrados os contornos do nervo e da região de interesse (ROI) de agarose circundante. Fonte: M. Graham et al., doi10.1117/1.JBO.28.9.097001
TA GPH14Perspectivas de imagens fotoacústicas
Uma alternativa promissora em esse aspecto é a imagem fotoacústica multiespectral. Como uma tecnologia não invasiva, a imagem fotoacústica combina ondas de luz e som para produzir imagens detalhadas de tecidos e estruturas humanas. Essencialmente, a área alvo é primeiro iluminada com luz pulsada, fazendo com que aqueça ligeiramente. Isto, por sua vez, faz com que o tecido se expanda, emitindo ondas de ultrassom que são captadas pelo detector de ultrassom.
Uma equipe de pesquisa da Universidade Johns Hopkins conduziu recentemente um estudo no qual caracterizou minuciosamente a absorção e as características fotoacústicas do tecido neural em toda a faixa espectral do infravermelho próximo (NIR). Os resultados de sua pesquisa foram publicados no Journal of Biomedical Optics em 4 de setembro e foram liderados pelo Dr. Muyinatu A. Lediju Bell, professor associado de John C. Malone e diretor do Laboratório PULSE da Universidade Johns Hopkins.
Um dos principais objetivos de sua pesquisa é determinar o comprimento de onda ideal para identificação de tecido neural em imagens fotoacústicas. Os pesquisadores levantaram a hipótese de que comprimentos de onda de 1630-1850 nanômetros, localizados dentro da janela óptica do infravermelho próximo III, seriam a faixa de comprimento de onda ideal para visualização do nervo porque os lipídios na mielina neuronal têm um pico de absorção característico nesta faixa.
Para testar esta hipótese, eles realizaram medições detalhadas de absorção óptica em amostras de nervos periféricos. Eles observaram um pico de absorção em um comprimento de onda de 1210 nanômetros, que pertence à banda II do infravermelho próximo. Porém, esse pico de absorção também está presente em outros tipos de lipídios. Em contraste, quando a contribuição da água é subtraída do espectro de absorção, o tecido neural mostra um pico único na faixa III do infravermelho próximo em 1725 nm.
Testes práticos e impacto
Além disso, os pesquisadores realizaram medições fotoacústicas de nervos periféricos em porcos vivos usando um dispositivo de imagem personalizado. Esses experimentos confirmaram ainda mais a hipótese de que o uso de picos na banda do infravermelho próximo III pode efetivamente diferenciar entre tecido neural rico em lipídios e outros tipos de tecido, bem como materiais contendo água ou pobres em lipídios.
Bell está satisfeito com os resultados, dizendo: "Nosso trabalho é o primeiro a usar espectroscopia de comprimento de onda amplo para caracterizar o espectro de absorvância óptica de amostras frescas de nervos de porco, e também é o primeiro a usar imagens fotoacústicas multiespectrais na janela do infravermelho próximo III para demonstrar a visualização in vivo de nervos de porco saudáveis e regenerados. "
Essas descobertas podem inspirar os cientistas a explorar ainda mais o potencial da imagem fotoacústica. Além disso, a caracterização dos perfis de absorção de luz do tecido neural pode ajudar a melhorar as técnicas de detecção e segmentação neural ao usar outras modalidades de imagem óptica.
"Nossas descobertas destacam a promessa clínica da imagem fotoacústica multiespectral como uma técnica intraoperatória que pode ser usada para determinar a presença de nervos mielinizados ou prevenir danos aos nervos durante intervenções médicas, e pode ter implicações para outras técnicas baseadas em óptica. Nossa contribuição, portanto, estabelece com sucesso uma nova base científica para a comunidade de óptica biomédica. "