約翰霍普金斯大學（Johns Hopkins）的研究人員已成功在豬身上試驗證明光聲成像可用于輔助外科手術。

據(jù)麥姆斯咨詢報道，約翰霍普金斯大學（Johns Hopkins University）開展了一項研究：將光聲成像與機器人視覺伺服相結合，以實現(xiàn)在手術過程中，心臟導管的可視化和手術引導。該研究成果為光聲成像技術應用于更多醫(yī)療過程邁出了重要一步。

這項研究成果發(fā)表在近期的國際期刊IEEE Transactions on Medical Imaging上，雖然內容是在豬身上進行的心臟手術，但是研究結果可適用于任何使用導管的手術，可能包括體外受精，或使用da Vinci機器人系統(tǒng)的手術，在這些手術中，臨床醫(yī)生需要更清晰地察看大血管。

約翰霍普金斯大學光聲與超聲系統(tǒng)工程（PULSE）實驗室的Muyinatu Bell說：“這是第一次有人證明，光聲成像可以在活體動物的心臟上進行，其解剖結構和大小與人類相似。”

光聲成像技術利用非電離的激光脈沖短暫照射目標，目標吸光受熱而快速膨脹，然后冷卻，如此反復從而產生超聲波信號。

作為一種特別重要的血紅蛋白成像手段，光聲成像技術可以非常準確地評估血液的供給量或腫瘤的邊緣，它還可以提供導管尖端在血管或跳動的心臟內位置的深度信息，并增強可視化效果，這就是約翰霍普金斯團隊此次研究的重要目標。

過去在手術過程中僅依靠超聲成像輔助導管追蹤，由于聲波雜亂，往往導致生成的圖像質量較差，因此光聲成像技術可能成為一種有價值的替選方案。

研究團隊在發(fā)表的論文中指出：“除了已知的只用超聲引導導管放置帶來的圖像質量挑戰(zhàn)外，另一個挑戰(zhàn)是期望實現(xiàn)手持探頭。我們建議通過機器人光聲系統(tǒng)來克服這兩個挑戰(zhàn)，該系統(tǒng)可以固定探頭并根據(jù)在導管尖端上發(fā)出的光聲信號，自動將其居中放置。”

對于這項研究，Bell的研究團隊在導管的空心芯內放置一根光纖，光纖的一端連接到激光器可傳輸750 nm的光波，這樣光纖的可視化與導管尖端的可視化保持一致。同時拍攝常規(guī)的超聲圖像，并將其與光聲信號傳遞的位置數(shù)據(jù)進行比較。

然后，該團隊使用Rethink Robotics的Sawyer機器人對已麻醉了的兩頭豬進行心臟導管檢查。最初，采用X線透射法映射導管通往心臟的路徑。

Bell的研究團隊成功地使用了機器人技術來固定超聲探頭，并保持光聲信號的持續(xù)可視化，每隔幾毫米就接收一次圖像反饋。與傳統(tǒng)的X線透射檢查和電磁成像技術相比，通過光聲測量的導管尖端位置，1D測量的誤差在0.25 ~ 2.28 mm，3D測量的誤差在1.24 ~ 1.54 mm。

該團隊的論文稱，他們對激光照射區(qū)域的心臟組織，進行組織病理學分析，盡管在纖維尖端每個激光脈沖的能量有2.98 mJ，但并未發(fā)現(xiàn)與激光相關的組織損傷。

雖然現(xiàn)在需要更多的實驗來確定機器人光聲成像系統(tǒng)是否可以小型化，并用于導引更復雜的路徑，以及進行臨床試驗以確定其安全性，但他們表示，這些發(fā)現(xiàn)是向前邁進的一大步。

Bell表示：“我們期望，這項技術最終將形成完整的系統(tǒng)，它服務于四個方面的目的：引導心臟病專家走向心臟，確定導管在體內的精確位置，確認導管尖端與心臟組織的接觸，并最終判斷受損的心臟是否在心臟射頻消融手術中已得到修復。”