Крај ендоскопије? Нова техника може бити будућност медицинског снимања
Пробојно истраживање приказује иновативну технику снимања која користи ултразвук за пружање дубинских слика на неинвазиван начин.
Ендоскопија је тренутно једна од најчешћих метода за медицинско снимање.Његова употреба укључује дијагнозу стања која утичу на плућа, дебело црево, грло и гастроинтестинални тракт.
Током ендоскопије, медицински радници убацују ендоскоп - дугу танку цев са јаким светлом и малом камером на крају - у мали отвор, попут уста или малог реза који хирург прави.
Ендоскопије су инвазиван поступак, иако минимално. Они могу створити нелагодност и нису без ризика. Потенцијални нежељени ефекти ендоскопија укључују прекомерно седацију, грчеве, упорни бол или чак перфорацију ткива и мања унутрашња крварења.
Сада, иновативно откриће може ендоскопији у потпуности стати на крај. Маисам Цхаманзар, доцент за електротехнику и рачунарски инжењеринг на Универзитету Царнегие Меллон у Питтсбургху, Пеннсилваниа, и Маттео Гиусеппе Сцопеллити, докторски истраживач на истом одељењу, осмислили су неинвазивну технику ултразвучног снимања која обећава да ће заменити ендоскоп.
Истраживачи детаљно описују своју нову технику у часопису Светлост: наука и примене.
Замена физичког сочива за виртуелни
Цхаманзар и Сцопеллити у свом раду објашњавају да биолошко ткиво, као замућени (или густи и непрозирни) медијум, ограничава могућности оптичких метода.
Конкретно, ткиво је направљено од великих честица и мембрана и ограничава дубину и резолуцију оптичких слика, „посебно у видљивом и блиском инфрацрвеном опсегу спектра“.
Нова техника, међутим, користи ултразвук за осмишљавање „виртуелне сочива“ у телу уместо да убаци физичку. Тада оператер може прилагодити сочиво тако што ће „променити ултразвучне таласе притиска унутар медија“, пишу аутори, и тако снима дубинске слике којима никада раније није било могуће, користећи неинвазивна средства.
Ултразвучни таласи могу стиснути или разређивати медијум кроз који продиру. Светлост спорије путује кроз компримовани медиј, а брже кроз ретке медије.
Аутори објашњавају да су успели да направе виртуелну сочиву користећи овај ефекат компресије / разређивања:
„Како се ултразвучни таласи шире кроз средину, они модулирају његову густину, а тиме и локални индекс рефракције; медијум је компримован у областима високог притиска, што резултира већом густином, док је ретко у областима негативног притиска где је локална густина смањена. “
„Као резултат тога“, пишу они, „стојни талас под притиском ствара локални контраст индекса преламања“.
Штавише, подешавање или реконфигурисање ултразвучних таласа споља може померати сочиво унутар медија, омогућавајући му да путује у различите регионе и снима слике на различитим дубинама.
„Користили смо ултразвучне таласе за обликовање виртуелног сочива за оптички релеј у датом циљном медијуму, који на пример може бити биолошко ткиво“, каже Цхаманзар. „Стога се ткиво претвара у сочиво које нам помаже да снимимо и пренесемо слике дубљих структура.“
Истраживач даље објашњава како техника ради и зашто је то прогресивни корак за визуелизацију унутар тела.
„Оно што разликује наш рад од конвенционалних акустично-оптичких метода је то што користимо сам циљни медијум, који може бити биолошко ткиво, да би утицао на светлост док се она шири кроз медијум“, наставља Цхаманзар. „Ова интеракција ин ситу пружа могућности за уравнотежење [препрека] које ремете путању светлости.“
Техника за „револуцију у медицинском сликању“
Неке од примена нове технике укључују снимање мозга, дијагнозу стања коже и идентификовање тумора у различитим органима. Метода може да укључује ручни уређај или фластер коже, у зависности од подручја које треба надгледати.
Једноставним наношењем на површину коже, здравствени радници могли би да добију слике унутрашњих органа без потенцијалних нежељених ефеката и непријатности ендоскопије.
„Могућност преношења слика са органа, попут мозга, без потребе за уметањем физичких оптичких компоненти пружиће важну алтернативу уградњи инвазивних ендоскопа у тело.“
Маисам Цхаманзар
„Ова метода може да револуционише подручје биомедицинског снимања“, додаје он.
„Замућени медији су се увек сматрали препреком за оптичко снимање“, додаје коаутор Сцопеллити. „Али показали смо да такви медији могу бити претворени у савезнике како би светлост постигла жељени циљ.“
„Када активирамо ултразвук са правилним узорком, замућени медијум постаје одмах прозиран. Узбудљиво је размишљати о потенцијалном утицају ове методе на широк спектар поља, од биомедицинских примена до рачунарског вида. “
