Forskere udvikler nyt biomedicinsk billeddannelsessystem

Purdue University-forskere er ved at udvikle et nyt biomedicinsk billeddannelsessystem, der kombinerer optisk og ultralydsteknologi for at forbedre diagnosticering af livstruende sygdomme.

Fotoakustisk tomografi er en ikke-invasiv teknik, der virker ved at konvertere absorberet optisk energi til akustisk signal. Pulserende lys sendes ind i kropsvæv, skabe en lille stigning i temperaturen, der får vævet til at udvide sig og skabe en akustisk respons, der kan detekteres af en ultralydstransducer. Ultralydsdataene bruges til at visualisere vævet.

"Det gode ved fotoakustisk tomografi er den kompositoriske information, " sagde Craig Goergen, en assisterende professor ved Purdues Weldon School of Biomedical Engineering. "Det giver information om, hvor blod og lipid er placeret, sammen med andre vigtige oplysninger."

Det ultimative mål er at forbedre den kliniske pleje af patienter.

Resultaterne af en undersøgelse, der beskriver en justerbar fotoakustisk sonde med forbedret lyslevering og billedkvalitet, blev offentliggjort tirsdag (28. august) i tidsskriftet Fotoakustik .

Systemet giver real-time sammensætningsinformation af kropsvæv uden behov for kontrastmidler og med bedre dybdepenetration sammenlignet med konventionelle optiske teknikker.

Fotoakustisk tomografi kan bruges til at opdage eller overvåge et utal af sygdomme, herunder hjerte-kar-sygdomme, diabetes, og kræft. Det er sygdomme, som Centers for Disease Control and Prevention angiver som blandt de mest almindelige, kostbar, og forebygges af alle sundhedsproblemer. Hjertesygdomme og kræft tegner sig hver især for hvert fjerde dødsfald om året i USA, og mere end 30 millioner amerikanere, eller mere end 9 procent af befolkningen, har diabetes. Udgifterne til disse tre sygdomme om året i USA er mere end 718 milliarder dollars om året, Ifølge CDC.

"Det betyder, at der vil være et stort behov for medicinsk billeddiagnostik. At forsøge at diagnosticere disse sygdomme på et tidligere tidspunkt kan føre til forbedret patientbehandling, " sagde Goergen. "Vi er nu i gang med at prøve at bruge denne forbedrede billedbehandlingstilgang til en række forskellige applikationer for at se, hvad den kan bruges til."

Blandt andre potentielle anvendelser til fotoakustisk tomografi er kortlægning af lipidaflejring i en arterievæg, der kan forårsage andre sundhedsproblemer, måling af hjertevævsskader og tumorbiopsier. Brug af fotoakustisk tomografi til intraoperative tumorbiopsier kan hjælpe kirurger med at sikre, at de fjerner al kræften fra en patient, sagde Görgen.

En af udfordringerne ved fotoakustisk tomografi er at forbedre indtrængningsdybden og signal-til-støj-forholdet forbi optiske absorbere. Forskerne mener, at skabelse af optiske manipulationsteknikker for at maksimere fotondensiteten kan give en løsning. Som resultat, de har skabt en motoriseret fotoakustisk holder, der giver brugerne mulighed for nemt at manøvrere målet med enheden og justere dybden, hvor lyset er fokuseret, forbedring af lysgennemtrængningsdybden og signal-støjforhold.