15:40 2024-04-29 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ Noua tehnologie permite imagistica profundă a țesuturilor în timpul intervenției chirurgicale

_ Noua tehnologie permite imagistica tisulară în timpul intervenției chirurgicale

Imagistica hiperspectrală (HSI) este o tehnică de ultimă generație care captează și procesează informații dintr-un spectru electromagnetic dat. Spre deosebire de tehnicile tradiționale de imagistică care captează intensitatea luminii la anumite lungimi de undă, HSI colectează un spectru complet la fiecare pixel dintr-o imagine. Aceste date spectrale bogate permit distincția între diferitele materiale și substanțe pe baza semnăturilor lor spectrale unice.

Imagistica hiperspectrală în infraroșu apropiat (NIR-HSI) a atras o atenție semnificativă în domeniul alimentar și în domeniul industrial, ca un non- tehnică distructivă de analiză a compoziţiei obiectelor. Un aspect notabil al NIR-HSI este spectroscopia peste o mie de nanometri (OTN), care poate fi utilizată pentru identificarea substanțelor organice, estimarea concentrației acestora și crearea hărților 2D. În plus, NIR-HSI poate fi folosit pentru a dobândi informații adânc în organism, făcându-l util pentru vizualizarea leziunilor ascunse în țesuturile normale.

Au fost dezvoltate diferite tipuri de dispozitive HSI pentru a se potrivi diferitelor ținte de imagistică și situații, cum ar fi imagistica la microscop sau imagistica portabilă și imagistica în spații restrânse. Cu toate acestea, pentru lungimile de undă OTN, camerele obișnuite vizibile își pierd sensibilitatea și există doar câteva lentile disponibile în comerț care pot corecta aberația cromatică. Mai mult, este necesar să se construiască camere, sisteme optice și sisteme de iluminare pentru dispozitivele portabile NRI-HSI, dar nu a fost raportat încă niciun dispozitiv care să poată achiziționa NIR-HSI cu un scop rigid, crucial pentru portabilitate.

< O echipă de cercetători, condusă de profesorul Hiroshi Takemura de la Universitatea de Științe din Tokyo (TUS), a dezvoltat recent primul sistem de endoscop rigid din lume capabil de HSI de la lungimi de undă vizibile la OTN. Descoperirile lor au fost publicate în Optics Express într-o lucrare intitulată „Dezvoltarea unui sistem rigid de imagistică hiperspectrală vizibilă până la 1600 nm folosind lumină supercontinuu și un filtru reglabil acusto-optic.”

La baza acestui lucru. sistem inovator constă într-o sursă de lumină supercontinuum (SC) și un filtru acustic-opto reglabil (AOTF) care poate emite lungimi de undă specifice.

Prof. Takemura explică: „O sursă de lumină SC poate emite lumină albă intensă, coerentă, în timp ce un AOTF poate extrage lumină care conține o anumită lungime de undă. Această combinație oferă o transmisie ușoară a luminii către ghidul de lumină și abilitatea de a comuta electric între o gamă largă de lungimi de undă într-o gamă largă de lungimi de undă. milisecundă."

Echipa a verificat performanța optică și capacitatea de clasificare a sistemului, demonstrând capacitatea acestuia de a efectua HSI în intervalul 490-1.600 nm, permițând vizibil și NIR-HSI. În plus, rezultatele au evidențiat mai multe avantaje, cum ar fi puterea luminoasă scăzută a lungimilor de undă extrase, permițând imagini nedistructive și capacitatea de reducere a dimensiunii. Mai mult, se poate obține un spectru NIR mai continuu în comparație cu cel al dispozitivelor convenționale de tip rigid-scope.

Pentru a demonstra capacitatea sistemului lor, cercetătorii l-au folosit pentru a obține spectrele a șase tipuri de rășini și au folosit o rețea neuronală pentru a clasifica spectrele pixel cu pixel în mai multe lungimi de undă.

Rezultatele au arătat că, atunci când intervalul de lungimi de undă OTN a fost extras din datele HSI pentru antrenament, rețeaua neuronală ar putea clasifica șapte ținte diferite, inclusiv cele șase rășini și o referință albă, cu o precizie de 99,6%, reproductibilitate de 93,7% și specificitate de 99,1%. Aceasta înseamnă că sistemul poate extrage cu succes informații despre vibrațiile moleculare ale fiecărei rășini la fiecare pixel.

Prof. Takemura și echipa sa au identificat, de asemenea, câteva direcții viitoare de cercetare pentru îmbunătățirea acestei metode, inclusiv îmbunătățirea calității imaginii și reamintirea în regiunea vizibilă și rafinarea designului endoscopului rigid pentru a corecta aberațiile cromatice pe o zonă largă. Odată cu aceste progrese ulterioare, în următorii ani, tehnologia HSI propusă va facilita noi aplicații în inspecția industrială și controlul calității, funcționând ca un instrument de „viziune supraumană” care deblochează noi moduri de a percepe și înțelege lumea din jurul nostru.

„Această descoperire, care combină expertiza din diferite domenii printr-o abordare colaborativă, interdisciplinară, permite identificarea zonelor canceroase invadate și vizualizarea țesuturilor profunde, cum ar fi vasele de sânge, nervii și ureterele în timpul procedurilor medicale, conducând la o navigație chirurgicală îmbunătățită. În plus, permite măsurarea utilizând lumină nevăzută anterior în aplicații industriale, creând potențial noi domenii de testare nedistructivă și neutilizare”, a spus prof. Takemura.

„Prin vizualizarea. invizibili, ne propunem să accelerăm dezvoltarea medicinei și să îmbunătățim calitatea vieții atât a medicilor, cât și a pacienților.”

(Fluierul)

Inapoi