Ateşin ölçülmesi oldukça basittir: hastanın dilinin altına bir termometre yerleştirin ve 30 saniye içinde doğru bir sıcaklık okuması yapın. Ancak, bu basitlik, vücudun derinliklerinde belirli dokuların sıcaklıklarını ölçmeye gelince, biraz daha zorlaşır.
Duke Üniversitesi’ndeki biyomedikal mühendisleri, fotoakustik görüntülemenin derin doku sıcaklığını mevcut tekniklerden daha hızlı ve doğru bir şekilde alabildiğini gösterdi. Bu keşif, kanseri tedavi etmek için termal temelli tedavileri ilerletmede önemli bir rol oynaması bekleniyor. Araştırma 12 Şubat’ta Optica dergisinde yayınlandı.
Dahili dokuların sıcaklığını izlemek, çoğu zaman bir tedavinin etkinliğini veya yan etkilerini etkileyen birçok biyomedikal çalışmalar ve kanserlerin termal terapileri için esastır.
Biyomedikal mühendisliği profesörü yardımcısı Junjie Yao, “MRI veya ultrason kullanıyorsak, göreceli sıcaklığa bakıyoruz ve hastanın her zamanki gibi olmayan 98 derece Fahrenheit temel sıcaklığa sahip olduğu varsayımı altında çalışıyoruz” dedi. “Mutlak sıcaklığı, dokunun termal hafızasını araştırmak için fotoakustik görüntüleme kullanarak ölçmenin bir yolunu bulduk.”
Adından da anlaşılacağı gibi, fotoakustik görüntüleme araştırmacıların ışık ve ses özelliklerini birleştirmelerini sağlar. Bu teknik, araştırmacıların dokudan ışınlanan ışığı, daha sonra yüksek çözünürlüklü görüntüler oluşturmak için analiz edilebilen ultrason dalgalarına dönüştürmesini sağlar.
Neredeyse on yıldır teknolojiyle çalışan Yao, “Lazer bir hücreye çarptığında, enerji küçük bir ısınmasına ve anında genişleyerek ultrasonik bir dalga yaratmasına neden olur. Bir zilin çalmasına neden olacak şekilde çalmasına benzer.”
Yao’ya göre, araştırmacılar sıcaklığı uzun süre ölçmek için fotoakustik görüntüleme kullanmak istediler ancak sürekli teknik engeller yaşadılar.
Yao, “Işık ve ses arasındaki dönüşüm verimliliği sıcaklığa bağlıdır, bu nedenle ışığın ürettiği ses dalgalarını dinleyerek sıcaklığı ölçmenin mümkün olduğunu biliyoruz” dedi. “Bununla birlikte, daha önce mutlak sıcaklığı ölçemedik, çünkü işlemin kendisinin teknik olarak zor olan dokuya kaç foton ulaştığını bilmesi gerekiyor.”
Bu eksik bilginin üstesinden gelmek için Yao, makine mühendisliği ve malzeme bilimi bölümünde yüksek yoğunluklu odaklanmış ultrason (HIFU) kullanarak derin doku ısıtma üreten bir profesör olan Pei Zhong ile birlikte çalışıyor. Ekipleri, dokunun “termal belleğini” ölçmek için foto-akustik görüntüleme kullanan termal-enerji-bellek bazlı fotoakustik termometre veya TEMPT adında yeni bir yaklaşım geliştirdiler.
TEMPT ile araştırmacılar, dokuları nanosaniye uzunluğunda bir lazer darbesi patlamasıyla bombardıman etmeden önce temel bir sıcaklık okuması yapar. Darbeler, geçici olarak dokunun sıcaklığını arttırır, bu daha sonra başka bir fotoakustik darbe kullanılarak ölçülür.
Araştırma ekibi, kaç tane foton verildiğini bilmeden mutlak sıcaklığı tahmin etmek için bu ölçümleri ve matematiksel bir modeli kullanabildi.
Vücuttaki derin dokuların sıcaklığını daha kesin bir şekilde ölçebilme yeteneği, HIFU veya radyo dalgaları kullanarak tümör hücrelerini ölene kadar ısıtmayı içeren termal ablasyon ile kanseri tedavi etmek için önemli etkilere sahiptir. Her ne kadar termoterapi, kanserle mücadelede yeni bir deneyim olsa da, araştırmacılar radyoterapi ve kemoterapi ile ilişkili ciddi yan etkilere neden olmadığından, bu tedavi konusunda çok heveslidirler.
Yao, “Termoterapinin zorluklarından biri, sıcaklığı en verimli aralıkta tutmamız gerektiği” dedi. “Sıcaklık çok yüksekse, çevreleyen dokulara zarar verebiliriz ve çok düşükse, tümöre yeterince zarar vermeyiz. TEMPT teknolojisi, mükemmel sıcaklıkta bilemek için işlemlere dahil edilebilir.”
Yao araştırmacıların, tümör hücrelerini verimli bir şekilde öldürmek için en hassas sıcaklık aralığını keşfetmeye istekli olduklarını söyledi. Terapötik potansiyelin ötesinde, Yao ve ortakları çalışmalarının diğer temel araştırma sorularına nasıl uygulanabileceğini de inceliyor.
Yao, “Laboratuarda ve ötesinde bu yeni teknolojiyi geliştirmeye devam etmek için hem doktorlarla hem de mühendislerle yeni işbirlikleri kuruyoruz,” dedi. “Bu çok heyecan verici çünkü potansiyel olarak klinik etkilere çevrilebiliyor ve kanser hastalarına fayda sağlayabiliyor.”
Kaynak : https://phys.org/news/2019-02-gauge-temperature-deep-tissues.html
