La proyección de imagen fotoacústica mide exacto la temperatura de tejidos profundos

La técnica de proyección de imagen no invasor podía aumentar grandemente terapias del cáncer

La medición de una fiebre es generalmente bastante simple: coloque un termómetro bajo la lengüeta de un paciente y consiga una lectura exacta de la temperatura en el plazo de 30 segundos. Pero esa simplicidad no traduce cuando se trata de medir las temperaturas de tejidos específicos profundamente dentro de la carrocería.

Los ingenieros biomédicos en Duke University han demostrado cómo la proyección de imagen fotoacústica puede tomar la temperatura del tejido profundo más rápidamente y exacto que técnicas actuales. Se prevee que este descubrimiento desempeñe un papel importante en el avance de terapias térmico-basadas para tratar el cáncer. La investigación aparece 12 de febrero en el gorrón Optica.

La búsqueda de la temperatura de tejidos internos es esencial para muchos estudios biomédicos y terapias térmicas de cánceres, a menudo afectando a la eficiencia o a los efectos secundarios de un tratamiento.

“Si utilizamos MRI o ultrasonido, estamos observando temperatura relativa y operando bajo suposición que el paciente tiene una temperatura de la línea de fondo de 98 grados de Fahrenheit, que no es siempre el caso,” dijo a Junjie Yao, profesor adjunto de la ingeniería biomédica en el duque. “Encontramos una manera de medir temperatura absoluta usando proyección de imagen fotoacústica para sondar la memoria térmica del tejido.”

Mientras que el nombre implica, la proyección de imagen fotoacústica permite que los investigadores combinen las propiedades de la luz y del sonido. Esta técnica permite a investigadores a la luz de convertido emitida a través de tejido en las ondas del ultrasonido que se pueden entonces analizar para crear imágenes de alta resolución.

“Está comprimiendo básicamente el un valor del segundo de la luz del sol del verano-mediodía sobre un área de la uña en un único nanosegundo,” dijo a Yao, que ha estado trabajando con la tecnología por casi una década. “Cuando el laser pega una célula, la energía la hace calentar hacia arriba un poquitín y desplegarse instantáneamente, creando una onda ultrasónica. Es análoga a golpear una campana para hacerla cercar.”

Según Yao, los investigadores tienen quisieron utilizar proyección de imagen fotoacústica para medir temperatura durante mucho tiempo, pero han experimentado constantemente barricadas técnicas.

“La eficiencia de conversión entre la luz y el sonido es temperatura-relacionada, así que sabemos que es posible medir temperatura escuchando los soundwaves generados por la luz,” Yao dijo. “Sin embargo, no hemos podido previamente medir temperatura absoluta porque el proceso sí mismo necesita saber cuántos fotones están alcanzando el tejido, que es técnico desafiador.”

Para conseguir alrededor de esta información faltante, Yao está trabajando con Pei Zhong, profesor en el departamento de la ingeniería industrial y de la ciencia material que ha generado la calefacción profunda del tejido usando el ultrasonido enfocado de intensidad alta (HIFU). Sus personas idearon una nueva aproximación nombrada la termometría fotoacústica térmico-energía-memoria-basada, o LA TIENTAN, que utiliza proyección de imagen fotoacústica para medir la memoria térmica del tejido “.”

Con TIENTE, los investigadores toman una lectura de la temperatura de la línea de fondo antes de bombardear el tejido con una explosión de los pulsos nanosegundo-largos del laser. Los pulsos aumentan temporalmente la temperatura del tejido, que entonces se mide usando otro pulso fotoacústico.

El equipo de investigación podía utilizar estas mediciones y un modelo matemático para estimar la temperatura absoluta sin saber cuántos fotones fueron entregados.

La capacidad a la dimensión la temperatura de tejidos profundamente en la carrocería tiene más exacto implicaciones importantes para tratar el cáncer con la ablación térmica, que implica el calentar hacia arriba de las células del tumor usando HIFU o mueren las ondas de radio hasta ellas. Aunque sea thermotherapy sea un recién llegado en la batalla de cánceres que luchan, los investigadores son muy entusiastas sobre este tratamiento porque no causa los efectos secundarios serios asociados a radioterapia y a quimioterapia.

“Uno de los retos con thermotherapy es que necesitamos mantener la temperatura el alcance más eficiente,” Yao dijo. “Si la temperatura es demasiado alta, podemos dañar los tejidos circundantes, y si es demasiado bajo, no estamos causando suficiente daño al tumor. La tecnología de la TENTACIÓN se podía incorporar en los tratamientos para afilar hacia adentro en la temperatura perfecta.”

Yao dijo que los investigadores son impacientes explorar la gama de temperaturas más exacta para eficientemente matar a las células del tumor. Más allá del potencial terapéutico, Yao y sus colaboradores también están examinando cómo su trabajo se puede aplicar a otras preguntas fundamentales de la investigación.

“Estamos formando ya nuevas colaboraciones, con los médicos y los ingenieros, continuar avance esta nueva tecnología en el laboratorio y más allá,” Yao dijo. “Esto es muy emocionante porque puede potencialmente ser traducida a los impactos clínicos y a los enfermos de cáncer de la ventaja.”