La rappresentazione fotoacustica misura esattamente la temperatura dei tessuti profondi

La tecnica di rappresentazione non invadente ha potuto notevolmente migliorare le terapie del cancro

La misurazione della febbre è solitamente abbastanza semplice: collochi un termometro sotto la linguetta di un paziente ed ottenga una lettura accurata della temperatura in 30 secondi. Ma quella semplicità non traduce quando si tratta della misurazione delle temperature dei tessuti specifici in profondità dentro l'organismo.

Gli ingegneri biomedici alla Duke University hanno dimostrato come la rappresentazione fotoacustica può catturare più rapidamente ed esattamente la temperatura del tessuto profondo che le tecniche correnti. Questa scoperta si pensa che svolga un ruolo importante nelle terapie basate a termale d'avanzamento per trattare il cancro. La ricerca compare 12 febbraio nel giornale Optica.

Tenere la carreggiata la temperatura dei tessuti interni è essenziale per molti studi biomedici e terapie termiche dei cancri, spesso pregiudicando il risparmio di temi o gli effetti secondari di un trattamento.

“Se usiamo MRI o l'ultrasuono, stiamo esaminando la temperatura relativa e funzionando nell'ambito del presupposto che il paziente ha una temperatura del riferimento di 98 gradi di Fahrenheit, che non è sempre il caso,„ ha detto Junjie Yao, assistente universitario di assistenza tecnica biomedica a duca. “Abbiamo trovato un modo misurare la temperatura assoluta usando la rappresentazione fotoacustica per sondare la memoria termica del tessuto.„

Mentre il nome implica, la rappresentazione fotoacustica permette che i ricercatori combinino i beni di indicatore luminoso e del suono. Questa tecnica permette i ricercatori all'indicatore del convertito irradiato attraverso il tessuto nelle onde di ultrasuono che possono poi essere analizzate per creare le immagini ad alta definizione.

“Sta comprimendo basicamente l'un valore del secondo di luce solare di estate-mezzogiorno sopra un'area dell'unghia in un singolo nanosecondo,„ ha detto Yao, che sta lavorando con la tecnologia per quasi una decade. “Quando il laser colpisce una cella, l'energia lo induce a riscaldare un bit minuscolo ed a espandersi istantaneamente, creando un'onda ultrasonica. È analoga a direzione un segnalatore acustico per indurrlo a suonare.„

Secondo Yao, i ricercatori hanno hanno voluto usare la rappresentazione fotoacustica per misurare a lungo la temperatura, ma hanno sperimentato coerente i blocchi stradali tecnici.

“Il risparmio di temi di conversione fra indicatore luminoso ed il suono è temperatura-dipendente, in modo da sappiamo che è possibile misurare la temperatura ascoltando i soundwaves generati da indicatore luminoso,„ Yao ha detto. “Tuttavia, precedentemente non abbiamo potuti misurare la temperatura assoluta perché il trattamento stesso deve conoscere quanti fotoni stanno raggiungendo il tessuto, che è tecnicamente provocatorio.„

Per ottenere intorno a questi informazioni mancanti, Yao sta lavorando con Pei Zhong, un professore nel dipartimento dell'ingegneria meccanica e della scienza dei materiali che ha generato il riscaldamento profondo del tessuto facendo uso dell'ultrasuono messo a fuoco ad alta intensità (HIFU). Il loro gruppo ha inventato un nuovo approccio nominato a termometria fotoacustica basata a termale, o TENTA, che usa la rappresentazione fotoacustica per misurare la memoria termica del tessuto “.„

Con TENTI, ricercatori annotano una lettura della temperatura del riferimento prima del bombardamento del tessuto con un burst degli impulsi lunghi nanosecondo del laser. Gli impulsi temporaneamente aumentano la temperatura del tessuto, che poi è misurata facendo uso di un altro impulso fotoacustico.

Il gruppo di ricerca poteva usare queste misure e un modello matematico per stimare la temperatura assoluta senza conoscere quanti fotoni sono stati consegnati.

L'abilità alla misura la temperatura dei tessuti in profondità nell'organismo ha più precisamente implicazioni importanti per il trattamento del cancro con l'ablazione termica, che comprende riscaldare le celle del tumore facendo uso di HIFU o le onde radio fino alle loro muoiono. Sebbene thermotherapy sia un nuovo venuto nella battaglia dei cancri di combattimento, i ricercatori sono molto entusiasti di questo trattamento perché non causa gli effetti collaterali seri connessi con la radioterapia e la chemioterapia.

“Una delle sfide con thermotherapy è che dobbiamo tenere la temperatura nell'intervallo più efficiente,„ Yao ha detto. “Se la temperatura è troppo alta, possiamo danneggiare i tessuti circostanti e se è troppo bassa, non stiamo danneggiando abbastanza il tumore. La tecnologia di TENTAZIONE ha potuto essere compresa nei trattamenti per smerigliatrice dentro sulla temperatura perfetta.„

Yao ha detto che i ricercatori sono desiderosi di esplorare la gamma di temperature più precisa per efficientemente l'uccisione delle celle del tumore. Oltre il potenziale terapeutico, Yao ed i suoi collaboratori egualmente stanno esaminando come il loro lavoro può applicarsi ad altre domande fondamentali della ricerca.

“Già stiamo formando le nuove collaborazioni, sia con i medici che gli ingegneri, continuare ad avanzare questa nuova tecnologia in laboratorio e di là,„ Yao ha detto. “Questo è molto emozionante perché può potenzialmente essere tradotto agli impatti clinici ed ai malati di cancro del vantaggio.„