USG

Badanie USG na odległość

Badanie USG jest jednym z prostszych i nieinwazyjnych sposobów na uzyskanie informacji dotyczących wnętrza ludzkiego ciała. Wystarczy przytknąć głowicę urządzenia do ciała pacjenta i wiadomo, co dzieje się w środku. Nawet, jeśli dla laika to tylko szare plamy na ciemnym tle. Sęk w tym, że nie zawsze głowicę da się przyłożyć do ciała.

Badanie USG jest stosunkowo proste, tanie i wygodne. U większości osób można je przeprowadzić bez większego trudu. Osoba obsługująca urządzenie dociska głowicę aparatu do USG do ciała pacjenta, a generowane przez nią fale dźwiękowe o określonej długości odbijają się od mięśni tłuszczu i innych tkanek miękkich, a następnie wracają do odbiornika, tworząc obraz na ekranie monitora. Dla laika zazwyczaj totalnie nieczytelny. Ale nie zawsze da się zastosować USG. Nie można go zrobić np. u pacjentów z rozległymi obrażeniami, np. oparzeniami albo u niespokojnych zwierząt.

Reklama

Dlatego naukowcy z MIT (Xiang Zhang, Jonathan R. Fincke, Charles M. Wynn, Matt R. Johnson, Robert W. Haupt i Brian W. Anthony) postanowili zmierzyć się z problemem i opracowali pełne laserowe bezkontaktowe obrazowanie ultradźwiękami (LUS), które można przeprowadzić na odległość. Alternatywa dla konwencjonalnego USG nie wymaga kontaktu sondy USG z ciałem pacjenta. Nowa, laserowa technika ultradźwiękowa wykorzystuje (bezpieczny dla oczu i skóry) system laserowy do zdalnego zobrazowania wnętrza pacjenta, wykorzystujący zasady fotoakustyki. Jeden laser, pulsacyjne naświetlając tkankę, prowokuje ją do wibracji, będących źródłem fali dźwiękowej. Drugi z kolei rejestruje długość fali dźwiękowej, co przekłada się na obraz podobny do tego, jaki uzyskiwany jest za pomocą tradycyjnego USG.

USG
Uproszczony przegląd systemu LUS z obrazami LUS na fantomie żelatynowym z użyciem stalowego pręta, w porównaniu z obrazem uzyskiwanym przez tradycyjne USG.
USG
Po lewej obraz uzyskany przez LUS, po prawej USG. Widać, że metoda jest jeszcze niedoskonała.

W artykule opublikowanym w Nature zespół opisuje udany eksperyment uzyskania w ten sposób pierwszych obrazów ultrasonograficznych u ludzi. Naukowcy zeskanowali przedramiona kilku ochotników i zaobserwowali wspólne cechy tkanek, takie jak mięśnie, tłuszcz i kości, mniej więcej na głębokość ok. 6 centymetrów. Obrazy te, porównywalne z konwencjonalnymi ultradźwiękami, zostały uzyskane zdalnie, z odległości ok. pół metra, za pomocą lasera skupionego na osobie ochotnika.

Jak przedstawiono w artykule, pełne bezkontaktowe ultradźwiękowe laserowe badanie ultrasonograficzne (LUS) – wykorzystujące źródła fotoakustyczne powierzchni skóry w połączeniu z laserowym wykrywaniem interferometrycznym – generuje cechy obrazu porównywalne z konwencjonalnym ultrasonografem i może rozwiązać konwencjonalne ograniczenia ultradźwięków.

Fotoakustyka wykorzystuje lasery do zdalnego badania wewnętrznych struktur, ale nadal wymaga detektora będącego w bezpośrednim kontakcie z ciałem w celu wychwycenia fal dźwiękowych. Ponieważ fale dźwiękowe przemieszczają się dalej w głąb ciała niż światło, zespół MIT szukał sposobu na przekształcenie światła wiązki laserowej w fale dźwiękowe na powierzchni skóry, by uzyskać głębsze obrazowanie.

Reklama

Naukowcy zdecydowali się na lasery o długości fali 1550 nanometrów, silnie pochłanianej przez wodę (bezpiecznej dla oczu i skóry z dużym marginesem bezpieczeństwa). A ponieważ skóra zasadniczo składa się z wody, uznali, że skóra będzie pochłaniać to światło, a traktowana nim nagrzewać się i rozszerzać. Powracając do pierwotnej temperatury skóra powinna wytwarzać fale dźwiękowe, które rozprzestrzeniają się w ciele.

Naukowcy przetestowali ten pomysł za pomocą zestawu lasera, używając zestawu laserów pulsacyjnych o mocy 1550 nanometrów do generowania fal dźwiękowych oraz drugiego lasera ciągłego, dostrojonego do tej samej długości fali, do wykrywania odbitych fal dźwiękowych. Drugi laser to czuły detektor ruchu, który mierzy wibracje na powierzchni skóry spowodowane przez fale dźwiękowe odbijające się od mięśni, tłuszczu i innych tkanek. Wibracje na powierzchni skóry, powodują zmianę częstotliwości odbierającego je lasera, które można zmierzyć. Dzięki czemu uzyskiwany jest obraz skanowanego fragmentu ciała.

Jesteśmy na początku tego, co moglibyśmy zrobić za pomocą ultradźwięków laserowych – powiedział Brian W. Anthony z Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Instytutu Inżynierii Medycznej MIT (IMES), jeden z autorów artykułu i eksperymentu. I dodał: Dochodzimy do punktu, w którym możemy wykonać takie same badania ultrasonograficzne jak teraz, ale na odległość.

To szczególnie cenne w przypadku osób, u których nie można przeprowadzić klasycznego USG, poparzonych, z rozległymi ranami lub uszkodzeniami narządów wewnętrznych. | CHIP

1
Zamknij

Choć staramy się je ograniczać, wykorzystujemy mechanizmy takie jak ciasteczka, które pozwalają naszym partnerom na śledzenie Twojego zachowania w sieci. Dowiedz się więcej.