New biomedical imaging system of Photoacoustic tomography could improve disease diagnosis. / Nuovo sistema di imaging biomedico della tomografia fotoacustica potrebbe migliorare la diagnosi della malattia.
Researchers at Purdue University have combined optical and ultrasound technology to develop a biomedical imaging system that is expected to improve the diagnosis of diseases including cancer and diabetes.
Photoacoustic tomography is a non-invasive technique that converts absorbed optical energy into acoustic signal. Pulsed light is sent into body tissue, creating a small increase in temperature that expands tissue to an acoustic response detected by an ultrasound transducer. Ultrasound data is then used to visualise the tissue.
“The nice thing about photoacoustic tomography is the compositional information,” said Craig Goergen, an assistant professor in Purdue University’s Weldon School of Biomedical Engineering. “It provides information about where blood and lipid are located, along with other essential information.”
The results of a study describing an adjustable photoacoustic probe with improved light delivery and image quality have been published in Photoacoustics.
According to Purdue, the system provides real-time compositional information of body tissue without the need for contrast agents and with better depth penetration compared with conventional optical techniques.
Photoacoustic tomography can be used to detect or monitor diseases including cardiovascular disease, diabetes, and cancer. These conditions are estimated by the US Centers for Disease Control and Prevention to cost over $718bn a year.
“That means there will be a great need for medical imaging. Trying to diagnose these diseases at an earlier time can lead to improved patient care,” Goergen said. “We are in the process now of trying to use this enhanced imaging approach to a variety of different applications to see what it can be used for.”
Among other potential uses for photoacoustic tomography is the mapping of lipid deposition within an arterial wall that can cause other health problems, measuring cardiac tissue damage and tumour biopsies. Using photoacoustic tomography for intraoperative tumour biopsies could help surgeons make sure they remove all traces of cancer from a patient, Goergen said.
One of the challenges of photoacoustic tomography is improving the penetration depth and signal-to-noise ratio past optical absorbers. The researchers believe creating optical manipulation techniques to maximise photon density could provide a solution. Consequently, they have created a motorised photoacoustic holder that allows users to easily manoeuvre the aim of the device and tune the depth where light is focused, improving the light penetration depth and signal-to-noise ratio.
ITALIANO
I ricercatori della Purdue University hanno combinato la tecnologia ottica e ad ultrasuoni per sviluppare un sistema di imaging biomedico che dovrebbe migliorare la diagnosi di malattie tra cui il cancro e il diabete.
La tomografia fotoacustica è una tecnica non invasiva che converte l'energia ottica assorbita in segnale acustico. La luce pulsata viene inviata nel tessuto corporeo, creando un piccolo aumento di temperatura che espande il tessuto a una risposta acustica rilevata da un trasduttore a ultrasuoni. I dati ad ultrasuoni vengono quindi utilizzati per visualizzare il tessuto.
"La cosa bella della tomografia fotoacustica è l'informazione compositiva", ha detto Craig Goergen, un assistente professore della Weldon School of Biomedical Engineering della Purdue University. "Fornisce informazioni su dove si trovano sangue e lipidi, insieme ad altre informazioni essenziali."
I risultati di uno studio che descrive una sonda fotoacustica regolabile con una migliore distribuzione della luce e qualità dell'immagine sono stati pubblicati in Photoacoustics.
Secondo Purdue, il sistema fornisce informazioni di composizione in tempo reale del tessuto corporeo senza la necessità di agenti di contrasto e con una migliore penetrazione in profondità rispetto alle tecniche ottiche convenzionali.
La tomografia fotoacustica può essere utilizzata per rilevare o monitorare malattie tra cui malattie cardiovascolari, diabete e cancro. Queste condizioni sono stimate dai Centri statunitensi per il controllo e la prevenzione delle malattie che costano oltre 718 miliardi di dollari all'anno.
"Ciò significa che ci sarà un grande bisogno di imaging medico. Cercare di diagnosticare queste malattie in un momento precedente può portare a una migliore cura del paziente ", ha detto Goergen. "Ora stiamo cercando di utilizzare questo approccio di imaging avanzato per una varietà di applicazioni diverse per vedere a cosa può essere usato".
Tra gli altri potenziali usi per la tomografia fotoacustica vi è la mappatura della deposizione lipidica all'interno di una parete arteriosa che può causare altri problemi di salute, misurando danni al tessuto cardiaco e biopsie tumorali. L'uso della tomografia fotoacustica per le biopsie tumorali intraoperatorie potrebbe aiutare i chirurghi a assicurarsi che rimuovano ogni traccia di cancro da un paziente, ha detto Goergen.
Una delle sfide della tomografia fotoacustica è il miglioramento della profondità di penetrazione e del rapporto segnale / rumore rispetto agli assorbitori ottici. I ricercatori credono che la creazione di tecniche di manipolazione ottica per massimizzare la densità dei fotoni potrebbe fornire una soluzione. Di conseguenza, hanno creato un supporto fotoacustico motorizzato che consente agli utenti di manovrare facilmente la mira del dispositivo e sintonizzare la profondità in cui la luce è focalizzata, migliorando la profondità di penetrazione della luce e il rapporto segnale-rumore.
Da:
https://www.theengineer.co.uk/biomedical-imaging/?cmpid=tenews_6087501&utm_medium=email&utm_source=newsletter&utm_campaign=tenews&adg=B69ABBDE-DA23-4BA2-B8C3-86E1E1A9FA79
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