Mess-Fieber ist in der Regel ziemlich einfach: legen Sie ein thermometer unter einem Patienten die Zunge und erhalten Sie eine genaue Temperaturmessung in 30 Sekunden. Aber diese Einfachheit nicht übersetzen wenn es um die Messung der Temperaturen der spezifische Gewebe tief im inneren des Körpers.
Biomedizinische Ingenieure an der Duke University haben gezeigt, wie die photoakustische Bildgebung kann die Temperatur des tiefen Gewebes, schneller und genauer als mit aktuellen Techniken. Diese Entdeckung wird erwartet, dass spielen eine wichtige Rolle bei der Förderung der thermischen-basierte Therapien zur Behandlung von Krebs. Die Forschung wird im Februar 12 in der Zeitschrift Optica.
Die Verfolgung der Temperatur von den inneren Geweben ist essenziell für viele biomedizinische Studien und thermische Therapien von Krebserkrankungen, die oft Auswirkungen auf eine Behandlung, die die Effizienz und Nebenwirkungen.
„Wenn wir mit MRI oder Ultraschall schauen wir uns die relativen Temperatur-und Betriebskosten unter der Annahme, dass der patient eine baseline-Temperatur von 98 Grad Fahrenheit, das ist nicht immer der Fall“, sagte Junjie Yao, assistant professor für biomedizinische Technik an der Duke. „Wir haben einen Weg gefunden, um zu Messen die absolute Temperatur, indem photoakustische Bildgebung zu untersuchen, die ein thermisches „Gedächtnis des Gewebes“.
Wie der name schon sagt, photoakustische Bildgebung können die Forscher kombinieren die Eigenschaften von Licht und Klang. Diese Technik erlaubt es den Forschern zu wandeln Licht strahlte durch das Gewebe in der Ultraschall-Wellen können dann analysiert werden, um zu erstellen Sie Bilder mit hoher Auflösung.
„Es ist im Grunde das komprimieren eines zweiten Wert des Sommer-mittags-Sonne über einem Fingernagel Bereich, in einer einzelnen Nanosekunde“, sagte Yao, der bereits seit Jahren mit der Technologie für fast ein Jahrzehnt. „Wenn der laser trifft auf eine Zelle, die Energie bewirkt, dass es zu erhitzen und ein klein wenig erweitern und sofort, die Schaffung einer Ultraschall Welle. Es ist vergleichbar dem anschlagen einer Glocke verursachen es klingelt.“
Laut Yao, Forscher haben wollte photoakustische Bildgebung zur Messung von Temperatur für eine lange Zeit, aber Sie haben konsequent erfahrenen technischen Hindernisse.
„Der Wirkungsgrad zwischen Licht und Ton ist Temperatur-abhängig, so dass wir wissen, dass es möglich ist, zu Messen die Temperatur durch das hören von Schallwellen erzeugt, die durch Licht,“ Yao sagte. „Allerdings haben wir bisher noch nicht in der Lage gewesen, um zu Messen die absolute Temperatur, weil der Prozess selbst muss wissen, wie viele Photonen erreichen das Gewebe, die technisch anspruchsvoll.“
Um dieses fehlende Informationen, Yao arbeitet mit Pei Zhong, professor in der Abteilung für Maschinenbau und Materialwissenschaften, die generiert hat Tiefe Erwärmung des Gewebes mit hoher Intensität fokussierter Ultraschall (HIFU). Ihr team entwickelte einen neuen Ansatz namens thermal-Energie-Speicher-basierten PA-thermometrie, oder versuchen Sie, die verwendet photoakustische Bildgebung zur Messung der Gewebe „thermische Speicher“.
Mit LOCKEN, Forscher nehmen eine baseline-Temperatur Lesen, bevor Sie bombardieren, das Gewebe mit einem Ausbruch von Nanosekunden lange Laserpulse. Die Impulse vorübergehend erhöhen, das Gewebe ist Temperatur, was ist dann, gemessen mit anderen PA-Puls.
Das Forschungsteam war in der Lage, verwenden Sie diese Messungen und ein mathematisches Modell zur Schätzung der absoluten Temperatur ohne zu wissen, wie viele Photonen geliefert wurden.
Die Fähigkeit zu genauer Messung der Temperatur von Gewebe tief im Körper hat wichtige Implikationen für die Behandlung von Krebs mit thermal ablation, die mit Heizung bis-tumor-Zellen mittels HIFU-oder radio Wellen, bis Sie sterben. Obwohl Thermotherapie ist ein Neuling in der Schlacht von Kampf-Krebse, die Forscher sind begeistert von dieser Behandlung, weil es nicht zu den schweren Nebenwirkungen, die mit Strahlentherapie und Chemotherapie.
„Eine der Herausforderungen bei der Thermotherapie ist, dass wir brauchen, um zu halten die Temperatur in den effizientesten Bereich,“ Yao sagte. „Wenn die Temperatur zu hoch ist, können wir Schaden der umgebenden Gewebe, und wenn er zu niedrig ist, sind wir nicht verursachen genug Schaden, um den tumor. Die LOCKEN Technologie könnte integriert werden in die Behandlungen zu schärfen in auf die perfekte Temperatur.“
Yao sagte Forscher eifrig zu erforschen, die genaue Temperaturbereich für das effiziente töten von Tumorzellen. Über das therapeutische Potenzial, Yao und seine Mitarbeiter auch zu prüfen, wie Ihre Arbeit angewendet werden können, um andere grundsätzliche Fragen der Forschung.
„Wir sind bereits die Anbahnung neuer Kooperationen, sowohl mit ärzten und Ingenieuren, die weiterhin Voraus, diese neue Technologie im Labor und darüber hinaus,“ Yao sagte. „Das ist sehr spannend, denn es können potentiell übersetzt werden, um klinische Auswirkungen und nutzen von Krebs-Patienten.“
