La représentation photo-acoustique mesure exactement la température des tissus profonds

La technique d'imagerie non envahissante a pu grand améliorer des traitements du cancer

La mesure d'une fièvre est habituellement assez simple : mettez un thermomètre sous la langue d'un patient et obtenez un relevé précis de la température dans 30 secondes. Mais cette simplicité ne traduit pas quand il s'agit de mesurer les températures des tissus spécifiques profondément à l'intérieur du fuselage.

Les techniciens biomédicaux à Duke University ont expliqué comment la représentation photo-acoustique peut prendre la température du tissu profond plus rapidement et exactement que des techniques actuelles. On s'attend à ce que cette découverte joue un rôle majeur dans des traitements basés sur thermique de avancement pour traiter le cancer. La recherche apparaît 12 février dans le tourillon Optica.

Le rail de la température des tissus internes est essentiel pour beaucoup d'études biomédicales et de traitements thermiques des cancers, souvent affectant le rendement ou les effets secondaires d'une demande de règlement.

« Si nous employons l'IRM ou l'ultrason, nous regardons la température relative et fonctionnant dans la supposition que le patient a une température de ligne zéro de 98 degrés de Fahrenheit, qui n'est pas toujours le cas, » a dit Junjie Yao, professeur adjoint de génie biomédical au duc. « Nous avons trouvé une voie de mesurer la température absolue à l'aide de la représentation photo-acoustique pour sonder la mémoire thermique du tissu. »

Pendant que le nom implique, la représentation photo-acoustique permet à des chercheurs de combiner les propriétés de la lumière et du son. Cette technique permet des chercheurs à la lumière de converti rayonnée par le tissu dans les ondes d'ultrason qui peuvent alors s'analyser pour produire des images haute résolution.

« Elle comprime fondamentalement valeur d'une seconde de lumière solaire d'été-midi au-dessus d'un endroit d'ongle dans une seule nanoseconde, » a dit Yao, qui avait travaillé avec la technologie pendant presque une décennie. « Quand le laser heurte une cellule, l'énergie le fait réchauffer un morceau minuscule et augmenter instantanément, produisant une onde ultrasonique. Elle est analogue à frapper une cloche pour la faire sonner. »

Selon Yao, les chercheurs ont ont voulu employer la représentation photo-acoustique pour mesurer la température pendant longtemps, mais ils ont chronique remarqué les barrages de route techniques.

« Le rendement de conversion entre la lumière et le son est température-dépendant, ainsi nous savons qu'il est possible de mesurer la température en écoutant des soundwaves produits par la lumière, » Yao a dit. « Cependant, nous n'avons pas précédemment pu mesurer la température absolue parce que le procédé lui-même doit connaître combien de photons atteignent le tissu, qui est techniquement provocant. »

Pour venir à bout cette information manquante, Yao travaille avec Pei Zhong, un professeur dans le service de l'industrie mécanique et de la science des matériaux qui a produit du chauffage profond de tissu utilisant l'ultrason orienté de forte intensité (HIFU). Leur équipe a conçu une approche neuve nommée le thermometry photo-acoustique basé sur thermique, ou LA TENTE, qui emploie la représentation photo-acoustique pour mesurer mémoire thermique du tissu la « . »

Avec TENTEZ, des chercheurs prennent un relevé de la température de ligne zéro avant de bombarder le tissu avec un paquet d'impulsions des pouls longs d'une nanoseconde de laser. Les pouls augmentent temporairement la température du tissu, qui est alors mesurée utilisant un autre pouls photo-acoustique.

L'équipe de recherche pouvait employer ces mesures et un modèle mathématique pour estimer la température absolue sans connaître combien de photons ont été livrés.

La capacité plus avec précision à la mesure la température des tissus profondément dans le fuselage a des implications importantes pour traiter le cancer avec l'ablation thermique, qui concerne réchauffer des cellules tumorales utilisant HIFU ou les ondes radio jusqu'à elles meurent. Bien que la thermothérapie soit un nouveau venu dans le combat des cancers de combat, les chercheurs sont très enthousiastes au sujet de cette demande de règlement parce qu'elle n'entraîne pas les effets secondaires graves liés à la radiothérapie et à la chimiothérapie.

« Un des défis avec la thermothérapie est que nous devons maintenir la température dans la gamme la plus efficace, » Yao a dit. « Si la température est trop élevée, nous pouvons endommager les tissus environnants, et s'il est si bas, nous n'endommageons pas assez la tumeur. La technologie de TENTATION a pu être comportée aux demandes de règlement pour rectifier dedans sur la température parfaite. »

Yao a dit que les chercheurs sont désireux d'explorer la plage de températures la plus précise pour détruire efficacement des cellules tumorales. Au delà de la possibilité thérapeutique, Yao et ses collaborateurs examinent également comment leur travail peut être appliqué à d'autres questions de recherche fondamentale.

« Nous formons déjà des collaborations neuves, avec des médecins et des techniciens, pour continuer à avancer cette technologie neuve dans le laboratoire et au-delà, » Yao a dit. « C'est très passionnant parce qu'il peut potentiellement être traduit aux chocs cliniques et aux malades du cancer d'avantage. »