Prosjektnummer
Høy-intensitets fokusert ultralyd (HIFU) anvendt på fisk: En studie av effekten på ulike vevstyper
Sammendrag av resultater fra prosjektets faglige sluttrapport
Høyintensitets fokusert ultralyd (HIFU)-behandling av tykkfiskbein har blitt forsøkt brukt for å gjøre det enklere å fjerne beinene. For torsk ga behandlingen en reduksjon i trekkraft på 50 % og 72 % for filéter med skinn og uten skinn. Behandlingen forårsaket imidlertid at opp mot 35 % av beinene brakk under trekking, noe som illustrerer at behandlingen må tilpasses beinstørrelsen. Behandlingen på laks ga 30 % reduksjon i trekkraft og 10 % reduksjon i totalt trekkarbeid, uten noen brekte bein. Det kan være mulig å optimalisere behandlingen for begge arter gjennom å teste ut ytterligere behandlingsparametere.
HIFU er en metode for nøyaktig oppvarming av små områder med biologisk vev. Anvendelse av metoden på fisk har blitt undersøkt gjennom en serie med eksperimenter på fantomer (modellsystemer) og fiskefiléter, for å kartlegge hvordan fiskens form og sammensetning påvirker oppvarmingseffekten. I tynne objekter som fiskefiléter vil varmen først og fremst avsettes på overflatene. Bein i fisken absorberer lydbølgene mer effektivt enn den omkringliggende muskelen, og dette gir en selv-fokuserende oppvarmingseffekt.
Forundersøkelser med bruk av HIFU har vist at:
• fiskeskinn ser ut til delvis å blokkere ultralyden, slik at oppvarmingseffekten inne i fiskemuskelen reduseres.
• inntrengningsdybden for HIFU er kortere i laks enn i torsk.
• noe av fokuseringseffekten ser ut til å gå tapt når ultralyden trenger inn i fiskekjøttet, og mesteparten av varmen avsettes nært overflaten av fisken.
• oppvarmingseffekten er sterkt avhengig av hvilken frekvens ultralyd-transduceren opererer på, og hvordan denne plasseres relativt til fisken.
Disse observasjonene er interessante, men man mangler den grunnleggende kunnskapen for å forklare dem.
Hovedmålet med prosjektet er å oppnå en bedre forståelse av effekten av HIFU anvendt på fisk – spesielt hvordan ultralyden overføres, spres og absorberes i ulike typer fiskevev.
• Hvordan påvirkes ultralyd-overføringen av ulike vevstyper? Blir lydfeltet forvrengt eller spredt, slik at man mister fokuserings-effekten?
• Hvordan påvirker fettinnholdet i fiskemuskelen inntrengningsdybden og intensiteten til HIFU-varmebehandlingen?
• Hvilke HIFU-parametere (frekvens, utforming og plassering av transducer, etc.) vil maksimere oppvarmingseffekten i fiskevev?
Fantomene er i utgangspunktet gjennomsiktige, men ved eksponering for varme denatureres proteinet, og det eksponerte området blir hvitt. På denne måten gir fantomene en direkte visuell indikasjon på effekten av HIFU-behandlingen (intensitet, inntrengningsdybde, form på det behandlede område, osv.).
• effekten av skinn plassert mellom transduceren og området som skal behandles.
Det vil bli gjennomført eksperimenter på fisk for å evaluere effekten av HIFU-behandlingen ved ulike HIFU-parametre (frekvens, plassering, osv.). Ekperimentene vil hovedskalig bli utført på laks, ettersom laks anses å være vanskeligere å behandle enn torsk. Dersom man klarer å etablere effektive behandlingsparametre for laks, kan man anta at det vil være relativt enkelt å etablere tilsvarende effektive parametre for torsk og annen hvitfisk. Noen prøver av torsk vil imidlertid inkluderes i eksperimentene for å gi et sammenligningsgrunnlag. Dersom det er praktisk mulig, vil det også bli brukt noen prøver av pre-rigor fisk.
Resultatene av ulike behandlinger vil vurderes gjennom å snitte opp fiskemuskelen i det behandlede området, og måle/fotografere hvor stor del av muskelen som er syling påvirket av behandlingen. Infrarød avbildning vil også blir brukt, for å måle temperaturfordelingen i det behandlede området.