Undersøgelse skinner lys over alternative medicinske billeddannelsesteknikker

Med en tynd sonde og et burst af mikrobølger, læger kan udrydde kræftceller uden at åbne en patient for operation.

Men når du forsøger at tilberede en lille mængde precancerøst væv til døden i et område så sart som, sige, spiserøret - hvor muskler styrer madtilførslen til maven - præcision er afgørende.

Et team fra University of Wisconsin-Madison biomedicinske ingeniører arbejder på at finpudse nye billeddannelsesteknikker, der kunne muliggøre finere overvågning af denne form for minimalt invasiv ablationsbehandling.

I en undersøgende undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort i tidsskriftet Biomedicinsk optik Express , College of Engineering kandidatstuderende Ryan Niemeier, Sevde Etoz og Daniel Gil og fakultetsmedlemmer Jeremy Rogers, Melissa Skala og Christopher Brace analyserede, hvordan to forskellige metoder til optisk kohærens tomografi (OCT) kunne give værdifuld, kvantitative billeddannelsesdata på væv, der er blevet ableret og de omkringliggende områder.

I modsætning til ablationer af tumorer i organer som lever eller lunge, hvor målingerne er i centimeter, procedurer i områder som spiserøret arbejder i skalaer med brøkdele af en millimeter.

"Traditionel medicinsk billeddannelse fungerer ikke rigtig godt til det, "siger Brace, en lektor i biomedicinsk teknik, der ledede ablationens side af undersøgelsen. "Traditionel optisk visualisering kan give dig en fornemmelse af, hvad der er sket på overfladen, men du kan ikke helt se, hvor dybt det blev. "

For at undersøge en alternativ metode, UW-Madison-ingeniørerne brugte en traditionel svaghed ved optisk teknologi til deres fordel. Når lyset stråler ind i væv, det spredes, begrænser dybden og kontrasten i det resulterende billede.

"På samme tid, det er også en mulighed, "siger Rogers, en adjunkt i biomedicinsk teknik, hvis laboratorium fokuserer på biomedicinsk optik. "Spredt lys indeholder faktisk en masse oplysninger. Så ved at gøre brug af dette spredesignal, vi kan faktisk gøre det til en kilde til kontrast. "

OKT, som Rogers sammenligner med den optiske version af ultralyd, bruger typisk nær-infrarødt lys, som spreder mindre og trænger dybere end synligt lys. Men da gruppen udtrykkeligt var interesseret i at undersøge ændringer i spredning, den synlige bølgelængde tilbød spændende potentiale.

Rogers og hans optikteam tilpassede et OCT-instrument, der bruger synligt lys og derefter sammenlignede billederne med dem, der er taget med et kommercielt udviklet system, der anvender nær-infrarødt lys.

"Det, vi har set med dette, er, at de faktisk indeholder komplementære oplysninger. Hver har visse fordele og ulemper, "siger Rogers, bemærker det nær-infrarøde værktøj ser dybere og har et bedre signal-til-støj-forhold, mens det synlige instrument giver en højere opløsning.

"Vi ved også fra teorien om spredning, at disse forskellige bølgelængdeområder faktisk vil være følsomme over for forskellige strukturer i vævet."

Dermed, detektering af ændringer i spredning kan indikere fysiske vævsændringer, såsom celledød i tilfælde af ablationsbehandlinger. Med yderligere efterforskning, det kan betyde overvågning af procedurer i realtid, hvilket kunne øge effektiviteten - ikke mere vente på laboratoriearbejde for at bekræfte resultaterne.

"Det tyder på, at vi måske kan bruge denne type teknik til at se mere interaktivt på, hvad der sker i vævet, "siger Brace.