A imagem lactente Photoacoustic mede exactamente a temperatura de tecidos profundos

A técnica de imagem lactente não invasora podia extremamente aumentar terapias do cancro

Medir uma febre é geralmente consideravelmente simples: coloque um termômetro sob a língua de um paciente e obtenha uma leitura exacta da temperatura dentro de 30 segundos. Mas essa simplicidade não traduz quando se trata de medir as temperaturas de tecidos específicos profundamente dentro do corpo.

Os coordenadores biomedicáveis em Duke University demonstraram como a imagem lactente photoacoustic pode tomar a temperatura do tecido profundo mais rapidamente e exactamente do que técnicas actuais. Esta descoberta é esperada jogar um papel importante em avançar terapias térmico-baseadas para tratar o cancro. A pesquisa aparece o 12 de fevereiro no jornal Optica.

Seguir a temperatura de tecidos internos é essencial para muitos estudos biomedicáveis e terapias térmicas dos cancros, frequentemente afetando a eficiência ou os efeitos secundários de um tratamento.

“Se nós usamos MRI ou ultra-som, nós estamos olhando a temperatura relativa e operando-se sob a suposição que o paciente tem uma temperatura da linha de base de 98 graus de Fahrenheit, que não é sempre o caso,” disse Junjie Yao, professor adjunto da engenharia biomedicável no duque. “Nós encontramos uma maneira de medir a temperatura absoluta usando a imagem lactente photoacoustic para sondar a memória térmica do tecido.”

Enquanto o nome implica, a imagem lactente photoacoustic permite que os pesquisadores combinem as propriedades da luz e do som. Esta técnica permite pesquisadores à luz do converso irradiada através do tecido nas ondas do ultra-som que podem então ser analisadas para criar imagens de alta resolução.

“Está comprimindo basicamente o um valor do segundo da luz solar do verão-meio-dia sobre uma área da unha em um único nanossegundo,” disse Yao, que tem trabalhado com a tecnologia por quase uma década. “Quando o laser bate uma pilha, a energia faz com que aqueça acima um bit minúsculo e expanda-o instantaneamente, criando uma onda ultra-sônica. É análoga a golpear um sino para fazer com que soe.”

De acordo com Yao, os pesquisadores têm quiseram usar a imagem lactente photoacoustic para medir por muito tempo a temperatura, mas experimentaram consistentemente cortes de estrada técnicos.

“A eficiência de conversão entre a luz e o som é temperatura-dependente, assim que nós sabemos que é possível medir a temperatura escutando os soundwaves gerados pela luz,” Yao disse. “Contudo, nós não temos podido previamente medir a temperatura absoluta porque o processo próprio precisa de saber quantos fotão estão alcançando o tecido, que é tècnica desafiante.”

Para obter em torno desta informação faltante, Yao está trabalhando com Pei Zhong, um professor no departamento da engenharia mecânica e da ciência de materiais que gerou o aquecimento profundo do tecido usando o ultra-som focalizado alta intensidade (HIFU). Sua equipe planejou uma aproximação nova nomeada o thermometry photoacoustic térmico-energia-memória-baseado, ou TENTA-A, que usa a imagem lactente photoacoustic para medir a memória térmica do tecido “.”

Com TENTE, pesquisadores tomam uma leitura da temperatura da linha de base antes de bombardear o tecido com uma explosão de pulsos nanossegundo-longos do laser. Os pulsos aumentam temporariamente a temperatura do tecido, que é medida então usando um outro pulso photoacoustic.

A equipa de investigação podia usar estas medidas e um modelo matemático para calcular a temperatura absoluta sem saber quantos fotão foram entregados.

A capacidade mais precisamente à medida a temperatura dos tecidos profundamente no corpo tem implicações importantes para tratar o cancro com a ablação térmica, que envolve aquecer acima pilhas do tumor usando HIFU ou as ondas de rádio até elas morrem. Embora thermotherapy é um recém-chegado na batalha de cancros de combate, os pesquisadores são muito entusiásticos sobre este tratamento porque não causa os efeitos secundários sérios associados com a radioterapia e a quimioterapia.

“Um dos desafios com thermotherapy é que nós precisamos de manter a temperatura na escala a mais eficiente,” Yao disse. “Se a temperatura é demasiado alta, nós podemos danificar os tecidos circunvizinhos, e se é demasiado baixo, nós não estamos causando bastante dano ao tumor. A tecnologia da TENTAÇÃO podia ser incorporada nos tratamentos para afiar dentro na temperatura perfeita.”

Yao disse que os pesquisadores estão ansiosos para explorar a variação da temperatura a mais precisa para eficientemente matar pilhas do tumor. Além do potencial terapêutico, Yao e seus colaboradores igualmente estão examinando como seu trabalho pode ser aplicado a outras perguntas fundamentais da pesquisa.

“Nós já estamos formando colaborações novas, com médicos e coordenadores, para continuar a avançar esta nova tecnologia no laboratório e além,” Yao disse. “Isto é muito emocionante porque pode potencial ser traduzido aos impactos clínicos e às pacientes que sofre de cancro do benefício.”