Met een dunne sonde en een uitbarsting van microgolven, artsen kunnen kankercellen uitroeien zonder een patiënt open te stellen voor een operatie.

Maar als je probeert een kleine hoeveelheid precancereuze weefsel dood te koken in een gebied dat zo delicaat is als, zeggen, de slokdarm - waar spieren de voedselstroom naar de maag regelen - precisie is van het grootste belang.

Een team van biomedische ingenieurs van de University of Wisconsin-Madison werkt aan het verfijnen van nieuwe beeldvormingstechnieken die een fijnere monitoring van dit soort minimaal invasieve ablatiebehandelingen mogelijk maken.

In een verkennend onderzoek dat onlangs in het tijdschrift is gepubliceerd: Biomedische Optica Express , College of Engineering afgestudeerde studenten Ryan Niemeier, Sevde Etoz en Daniel Gil en docenten Jeremy Rogers, Melissa Skala en Christopher Brace analyseerden hoe twee verschillende methoden van optische coherentietomografie (OCT) waardevolle, kwantitatieve beeldvormingsgegevens over weefsel dat is weggenomen en de omliggende gebieden.

In tegenstelling tot ablaties van tumoren in organen zoals de lever of long, waar de afmetingen in centimeters zijn, procedures in gebieden zoals de slokdarm werken in schalen van fracties van een millimeter.

"Traditionele medische beeldvorming werkt daar niet echt goed voor, " zegt Brace, een universitair hoofddocent biomedische technologie die de ablatie-kant van de studie leidde. "Traditionele optische visualisatie kan je een idee geven van wat er aan de oppervlakte is gebeurd, maar je kunt niet precies zeggen hoe diep het is."

Om een ​​alternatieve methode te verkennen, de ingenieurs van UW-Madison gebruikten een traditionele zwakte van optische technologie in hun voordeel. Wanneer licht in weefsel wordt gestraald, het verstrooit, het beperken van de diepte en het contrast van het resulterende beeld.

"Tegelijkertijd, het is ook een kans, " zegt Rogers, een assistent-professor biomedische technologie wiens lab zich richt op biomedische optica. "Verstrooid licht bevat eigenlijk veel informatie. Dus door gebruik te maken van dat verstrooiingssignaal, we kunnen dat zelfs veranderen in een bron van contrast."

OKT, die Rogers vergelijkt met de optische versie van echografie, maakt meestal gebruik van nabij-infrarood licht, die minder verstrooit en dieper doordringt dan zichtbaar licht. Maar aangezien de groep uitdrukkelijk geïnteresseerd was in het onderzoeken van veranderingen in verstrooiing, de zichtbare golflengte bood een intrigerend potentieel.

Rogers en zijn optiekteam bouwden op maat een OCT-instrument dat zichtbaar licht gebruikt en vergeleken de beelden met die gemaakt met een commercieel ontwikkeld systeem dat gebruikmaakt van nabij-infrarood licht.

"Wat we hiermee hebben gezien, is dat ze eigenlijk aanvullende informatie bevatten. Elk heeft bepaalde voor- en nadelen, " zegt Rogers, opmerkend dat het nabij-infraroodinstrument dieper ziet en een betere signaal-ruisverhouding heeft, terwijl het zichtbare instrument een hogere resolutie oplevert.

"We weten ook uit de theorie van verstrooiing dat deze verschillende golflengtebereiken daadwerkelijk gevoelig zullen zijn voor verschillende structuren in het weefsel."

Dus, het detecteren van veranderingen in verstrooiing kan wijzen op fysieke weefselveranderingen, zoals celdood bij ablatiebehandelingen. Met verdere verkenning, dat zou kunnen betekenen dat procedures in realtime worden gevolgd, wat de efficiëntie zou kunnen verhogen - niet meer wachten op laboratoriumwerk om de resultaten te bevestigen.

"Het suggereert dat we dit soort techniek misschien kunnen gebruiken om meer interactief te kijken naar wat er in het weefsel gebeurt, ' zegt Brace.