Naukowcy z Physical Sciences Inc. i Dartmouth College opracowali system obrazowania, który pozwala uwidocznić nerwy podczas operacji bez przyciemniania sali. Dotychczas słaby sygnał fluorescencji ginął w jasnym świetle lamp operacyjnych. Nowa metoda oddziela go od tła, dzięki czemu chirurg może pracować w normalnych warunkach.

Dlaczego nerwy trudno zobaczyć

Przypadkowe uszkodzenie nerwu to jedno z poważnych zagrożeń w wielu zabiegach chirurgicznych. Nerwy bywają trudne do odróżnienia od otaczających tkanek, zwłaszcza w skomplikowanych obszarach anatomicznych. Pomóc może chirurgia z użyciem fluorescencji: specjalne substancje selektywnie znakują tkankę nerwową, która następnie świeci i jest lepiej widoczna.

Jest jednak praktyczny kłopot. Sygnał fluorescencji w zakresie światła widzialnego jest słaby w porównaniu z jasnym oświetleniem sali operacyjnej. Światło lamp trafia do kamery razem z pożądanym sygnałem, obniża kontrast i może zasłonić podświetlane struktury. W efekcie lekarze musieliby ściemniać lub wyłączać światło na czas obrazowania, a to zaburza normalny przebieg operacji.

Jak działa nowe rozwiązanie

Zespół nie próbował po prostu odfiltrować niechcianego światła. Zamiast tego nadał sygnałowi fluorescencji rozpoznawalny wzór w przestrzeni i w czasie, który odróżnia go od zwykłego oświetlenia.

• System wykorzystuje obrazowanie liniowe, czyli zbiera sygnał fluorescencji z wąskiego obszaru w danym momencie.
• Dzięki temu sygnał jest zakodowany w określonej częstotliwości przestrzennej, a jego detekcja ogranicza się do krótkiego okna czasowego.
• Algorytmy przetwarzania obrazu wyodrębniają sygnał pasujący do tego wzoru i tłumią tło, które jest względnie stałe w czasie i jednorodne w całym polu widzenia.

Metoda łączy więc przetwarzanie w dziedzinie częstotliwości przestrzennych z precyzyjnym taktowaniem zbierania sygnału.

Wyniki testów

Wstępne badania pokazały, że urządzenie wykrywa struktury nerwowe mimo silnego światła otoczenia. Następnie badacze rozszerzyli testy z żywych modeli zwierzęcych na wycięte próbki ludzkich nerwów oraz na perfundowane, czyli zasilane płynem, amputowane kończyny ludzkie. To tkanki bliższe warunkom, jakie występują podczas prawdziwych operacji.

We wszystkich tych eksperymentach system dawał obrazy nerwów o wysokim kontraście przy normalnym oświetleniu sali operacyjnej. Wyniki wskazują, że modulacja przestrzenna i czasowa pozwala oddzielić słabą fluorescencję nerwów od znacznie jaśniejszego tła, bez ściemniania świateł.

Co to oznacza w praktyce

Na razie to wczesny etap. Autorzy podkreślają, że potrzebna jest dalsza ocena kliniczna, która pokaże, jak technika sprawdzi się podczas rzeczywistych zabiegów na ludziach. Pacjenci nie powinni więc spodziewać się jej w szpitalach w najbliższym czasie.

Dla polskiego czytelnika to przede wszystkim sygnał, w jakim kierunku rozwija się chirurgia: nowe technologie mają być wygodne dla zespołu operacyjnego, a nie wymagać od niego zmiany sposobu pracy. Urządzenie jest na etapie badań, nie ma więc mowy o jego dostępności w Polsce czy w Unii Europejskiej. Wprowadzenie takiego sprzętu do użytku wymagałoby między innymi badań klinicznych i certyfikacji jako wyrobu medycznego oraz zatwierdzenia substancji znakujących nerwy. Jeśli kolejne testy się powiodą, korzyścią może być mniejsze ryzyko uszkodzenia nerwów podczas skomplikowanych operacji, bez wydłużania i komplikowania pracy chirurgów.

Źródło: Medical Xpress – „Imaging nerves during surgery without turning down the lights”