Tecnología fotoacústica crea imágenes detalladas para prevenir daño a los nervios durante la cirugía

Los procedimientos médicos invasivos, que a menudo implican anestesia local, conllevan un riesgo de lesión a los nervios. Los cirujanos pueden dañar inadvertidamente los nervios durante la cirugía cortándolos, estirándolos o comprimiéndolos, lo que provoca problemas sensoriales y motores duraderos en los pacientes. De manera similar, los pacientes que reciben bloqueos nerviosos u otra anestesia pueden sufrir daños en los nervios si la aguja no se coloca con precisión cerca del nervio periférico objetivo. Para mitigar este riesgo, los investigadores están trabajando en técnicas de imágenes médicas. La ecografía y la resonancia magnética (RMN) pueden ayudar a los cirujanos a localizar los nervios durante un procedimiento. Sin embargo, distinguir los nervios del tejido circundante en las imágenes de ultrasonido es un desafío, y la resonancia magnética es costosa y requiere mucho tiempo.

Un método alternativo prometedor es la obtención de imágenes fotoacústicas multiespectrales, una técnica no invasiva que combina ondas de luz y sonido para crear imágenes detalladas de estructuras y tejidos corporales. Consiste en iluminar la zona objetivo con luz pulsada, provocando un ligero calentamiento y expansión del tejido. Esto genera ondas ultrasónicas detectadas por un detector de ultrasonido. Un equipo de investigación de la Universidad Johns Hopkins (Baltimore, MD, EUA) realizó un estudio que caracteriza la absorción y los perfiles fotoacústicos del tejido nervioso en todo el espectro del infrarrojo cercano (NIR). Su objetivo era identificar las longitudes de onda ideales para la visualización del tejido nervioso en imágenes fotoacústicas, centrándose en la ventana óptica NIR-III (1630-1850 nm). Las vainas de mielina nerviosas contienen lípidos con un pico de absorción característico en este rango.

Imagen: Configuración experimental para imágenes fotoacústicas in vivo (Fotografía cortesía de SPIE)

Sus experimentos con muestras de nervios periféricos de cerdos revelaron un pico de absorción a 1210 nm, que se sitúa en el rango NIR-II pero también está presente en otros lípidos. Sin embargo, cuando se restó la contribución de agua, el tejido nervioso mostró un pico único a 1.725 nm en el rango NIR-III. Las mediciones fotoacústicas de los nervios periféricos de cerdos vivos utilizando imágenes personalizadas confirmaron que el pico de la banda NIR-III distingue eficazmente el tejido nervioso rico en lípidos de otros que contienen agua o carecen de lípidos. Estos hallazgos pueden alentar una mayor exploración del potencial de las imágenes fotoacústicas y mejorar las técnicas de detección y segmentación de nervios en otros métodos de imágenes ópticas.

“Nuestro trabajo es el primero en caracterizar los espectros de absorbancia óptica de muestras frescas de nervios porcinos utilizando un amplio espectro de longitudes de onda, así como el primero en demostrar la visualización in vivo de nervios porcinos sanos y regenerados con imágenes fotoacústicas multiespectrales en la ventana NIR-III”, dijo la Dra. Muyinatu A. Lediju Bell, quien dirigió el equipo de investigación. “Nuestros resultados resaltan la promesa clínica de las imágenes fotoacústicas multiespectrales como técnica intraoperatoria para determinar la presencia de nervios mielinizados o prevenir lesiones nerviosas durante intervenciones médicas, con posibles implicaciones para otras tecnologías basadas en óptica. De este modo, nuestras contribuciones establecen con éxito una nueva base científica para la comunidad de óptica biomédica”.

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Universidad Johns Hopkins