تصویربرداری فتوآکوستیک فوق سریع، برای درک بهتر عملکرد مغز - وبلاگ ساعت دیواری

به گزارش وبلاگ ساعت دیواری، دانشمندان دانشگاه دوک یک سیستم تصویربرداری فوتوآکوستیک فوق سریع photoacoustic imaging را توسعه داده اند که قادر به ثبت تغییرات عملکردی و مولکولی است که در اختلالات اصلی مغز رخ می دهد.

تکنیک های تصویربرداری که اطلاعات دقیق و لحظه ای درباره شبکه های عروقی مغزی پیچیده ارائه می دهند، برای توسعه بینش ما از اختلالات عصبی عروقی مانند سکته مغزی، زوال عقل و آسیب حاد مغزی مهم هستند.

گرچه توموگرافی گسیل پوزیترون (PET) و تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (fMRI) تصاویر مناسبی ارائه می دهند، اما آنها وضوح فضایی پایینیدارند و تمایز بین ساختارهای بدنی مجاور با استفاده از آنها سخت است. ضمناً زمانی که برای انجام و تصویرسازی احتیاج دارند، قابل ملاحظه استو

از سوی دیگر، میکروسکوپ نوری تصاویری با وضوح بالا فراوری می نماید اما سرعت تصویربرداری پایین و عمق نفوذ ضعیف مانع از استفاده بالینی از آن می گردد.

اما سونوگرافی تقویت شده با ریز حباب با وضوح بالا عمیقا نفوذ می نماید اما حساسیت عملکردی ندارد.

یک روش جایگزین تصویربرداری، میکروسکوپ فوتو آکوستیک (PAM) است که از پالس های نور لیزری استفاده می نماید که به اندام به اصطلاح شلیک می گردد. پالس ها باعث ایجاد یک موج اولتراسوند م شوند که برای تصویرسازی استفاده می شوند.

نکته مهم این است که PAM می تواند از نور لیزر با طول موج های مختلف برای هدف قرار دادن ساختارهای خاص در بدن حتی تا سطح مولکولی استفاده کند. این بدان معناست که PAM می تواند پارامترهای مهم همودینامیک مانند اکسیژن رسانی خون، جریان خون و نرخ متابولیک اکسیژن را اندازه گیری کند.

نقطه ضعف PAM این است که اسکن آن کند است. اما این مشکل به وسیله محققان موسسه علوم مغز دوک (DIBS) با توسعه میکروسکوپ فوتوآکوستیک عملکردی فوق سریع (UFF-PAM) که دو برابر سریعتر از سیستم های PAM موجود است، حل شده است .

UFF-PAM تصویربرداری از عروق ریز مغز و عملکرد با میدان دید وسیع و وضوح فضایی بالا را امکان پذیر می نماید.

در یک آزمایش مفهومی، محققان دوک از UFF-PAM برای ثبت پاسخ های همودینامیک به هیپوکسی القا شده، افت فشار خون ناشی از نیتروپروساید سدیم و سکته مغزی در مغز موش استفاده کردند و UFF-PAM قادر به ثبت تغییرات سریع و کل مغز در زمان واقعی بود.

آزمایش سکته مغزی نتیجه غیرمنتظره ای به همراه داشت. UFF-PAM یک موج دپلاریزاسیون در حال توسعه (SD) را شناسایی کرد که از ناحیه سکته مغزی سرچشمه می گیرد و باعث باریک شدن رگ های خونی (انقباض عروق) می گردد. امواج SD برای محققان و دانشمندان بسیار مورد توجه است زیرا عملکرد آنها به خوبی درک نشده. امواج SD می تواند نشانه ای از اندازه شدت آسیب باشد و آنها را به یک ابزار تشخیصی بالقوه تبدیل کند.

تیم دوک اکنون در پی استفاده از UFF-PAM برای مطالعه سایر بیماری ها است. در حالی که UFF-PAM در حال حاضر فقط در حیوانات استفاده می گردد، یائو برنامه هایی را برای توسعه UFF-PAM دستی برای استفاده در انسان دارد.

این مطالعه در مجله Light: Science and Applications منتشر شده.

منبع: موسسه ملی بهداشت