Peneliti Caltech telah mengembangkan teknologi pencitraan medis revolusioner, photoacoustic vector tomography (PAVT), yang secara non-invasif menggambarkan pembuluh darah dalam dan menganalisis aliran darah. Metode inovatif ini melampaui teknik pencitraan tradisional dengan memberikan wawasan mendetail mengenai keberadaan dan dinamika pembuluh darah. (Konsep artis.) Kredit: SciTechDaily.com
Teknologi tomografi vektor fotoakustik (PAVT) baru dari Caltech memungkinkan pencitraan non-invasif yang inovatif pada pembuluh darah dalam dan analisis terperinci mengenai dinamika aliran darah.
Sejumlah besar masalah kesehatan, dan akibatnya pengobatan medis untuk masalah tersebut, berkaitan dengan aliran darah ke seluruh tubuh. Serangan jantung disebabkan oleh terbatasnya aliran darah ke otot jantung. Banyak gejala diabetes yang disebabkan oleh kerusakan pembuluh darah. Sementara itu, tumor sering kali mendorong pertumbuhan pembuluh darah baru yang menyalurkan darah khusus ke tumor tersebut. Dan aliran darah adalah parameter fisiologis penting untuk mengukur fungsi otak.
Oleh karena itu, para profesional medis ingin dapat memeriksa pembuluh darah dan menilai kondisinya, namun karena banyak pembuluh darah yang terkubur cukup dalam di dalam tubuh, pemeriksaan semacam itu mungkin sulit dilakukan tanpa operasi eksplorasi.
Penelitian baru yang dilakukan di laboratorium Lihong Wang dari Caltech, Profesor Bren bidang Teknik Medis dan Teknik Elektro, kini memungkinkan untuk menggambarkan pembuluh darah dalam pada manusia, dan bahkan darah yang mengalir melaluinya, dengan cara yang non-invasif.
Teknologi Pencitraan Inovatif: PAVT
Dalam sebuah artikel yang diterbitkan di jurnal Rekayasa Biomedis Alam, Wang dan rekan-rekannya menjelaskan teknologi ini, yang mereka sebut tomografi vektor fotoakustik, atau PAVT. Teknologi ini dalam banyak hal serupa dengan teknologi pencitraan fotoakustik Wang lainnya, yang memanfaatkan sinar laser yang diserap dengan baik oleh hemoglobin, molekul pembawa oksigen yang ditemukan dalam sel darah merah.
Energi yang diserap molekul hemoglobin dari laser menyebabkannya bergetar secara ultrasonik. Getaran tersebut menyebar ke seluruh jaringan hingga mencapai permukaan kulit, lalu dideteksi oleh sensor yang terhubung ke komputer. Komputer kemudian membuat gambar ciri-ciri jaringan, dalam hal ini pembuluh darah.
Ini bukan pertama kalinya laboratorium Wang menunjukkan kemampuan untuk menggambarkan pembuluh darah menggunakan teknologi fotoakustik, namun metode baru ini dapat menggambarkan aliran darah lebih dalam di tubuh manusia dibandingkan sebelumnya dan menunjukkan untuk pertama kalinya tidak hanya keberadaan pembuluh darah dan darah. status oksigenasi mereka tetapi Bagaimana darah mengalir melalui pembuluh.
Terobosan dalam Pencitraan Aliran Darah
“Sebelumnya, kami hanya dapat menunjukkan ukuran pembuluh darah, konsentrasi darah, dan saturasi oksigen,” kata Wang, yang juga merupakan Ketua Kepemimpinan Teknik Medis Andrew dan Peggy Cherng. “Sekarang kita dapat mengukur aliran vektor, yang menunjukkan laju dan arah aliran.
Bidang kami telah mengerjakan teknologi fotoakustik selama lebih dari 20 tahun, namun tidak ada yang memperkirakan hal seperti ini. Kami sendiri terkejut karena bidang kami tidak menganggap hal ini mungkin terjadi.”
“Ketika saya pertama kali melihat gambar aliran darah kami, saya benar-benar takjub,” kata Yang Zhang, penulis utama dan peneliti pascadoktoral di bidang teknik medis. “Bagian paling menarik dari pekerjaan ini adalah kami mensinergikan teknik dan fisiologi untuk mengatasi rintangan yang sebelumnya dianggap tidak dapat diatasi oleh lapangan.”
Tim dapat melihat arah dan laju aliran karena PAVT memiliki resolusi yang sangat baik sehingga dapat melihat sinyal yang timbul dari distribusi sel darah merah jauh di dalam tubuh. Algoritme yang terintegrasi ke dalam sistem melacak pergerakan distribusi ini dan menyimpulkan kecepatan dan arah aliran. Ini seperti bagaimana Google menentukan seberapa padat lalu lintas di jalan bebas hambatan dengan melihat kecepatan pergerakan ponsel di area tersebut.
Para peneliti berhipotesis bahwa gambar dan video aliran darah manusia difasilitasi oleh distribusi sel darah merah yang heterogen, yang sebagian muncul dari struktur pembuluh darah di seluruh tubuh.
Pada pertemuan Sungai Amazon dan Rio Negro di Brazil, air dari masing-masing sungai terlihat mengalir paralel dan tetap tidak tercampur selama beberapa waktu setelah sungai-sungai tersebut bergabung. Fenomena serupa juga terlihat pada pembuluh darah. Kredit: Portal da Copa/Wikimedia Commons
Wang mengibaratkan situasi di pembuluh darah dengan apa yang terjadi ketika dua sungai dengan kualitas air berbeda, satu jernih dan satu lagi berlumpur, misalnya, bergabung menjadi satu aliran yang lebih besar. Pada pertemuan seperti itu, tidak jarang kita melihat aliran-aliran sungai tetap tidak tercampur dalam jarak yang jauh meskipun mengalir melalui saluran yang sama.
Fenomena serupa terlihat ketika dua pembuluh darah yang membawa darah dengan kandungan darah berbeda (teroksigenasi dan tidak teroksigenasi) bergabung menjadi satu. Sekalipun darah dari kedua pembuluh darah itu menyatu menjadi satu aliran, namun untuk sementara waktu tetap tidak tercampur. Sistem PAVT dapat membedakan patch yang tidak tercampur ini dan melacak pergerakannya.
Dan karena sel darah merah menyerap sinar laser dari sistem PAVT secara berbeda tergantung pada apakah sel tersebut teroksigenasi atau tidak, PAVT juga dapat menentukan berapa banyak oksigen yang dibawa oleh darah dalam pembuluh tertentu. “Hal ini memungkinkan kami mengukur konsumsi oksigen, yang merupakan ukuran penting metabolisme,” tambah Wang.
Referensi: “Tomografi vektor fotoakustik untuk pencitraan hemodinamik dalam” oleh Yang Zhang, Joshua Olick-Gibson, Anjul Khadria dan Lihong V. Wang, 30 November 2023, Rekayasa Biomedis Alam.
DOI: 10.1038/s41551-023-01148-5
Selain Wang dan Zhang, rekan penulis lainnya adalah Joshua Olick-Gibson, mahasiswa pascasarjana teknik medis, dan Anjul Khadria, mantan peneliti pascadoktoral Caltech.
Pendanaan untuk penelitian ini disediakan oleh Institut Kesehatan Nasional.
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
