Ново пробивно устройство прави безконтактни изображения на вътрешните органи, кръвоносните съдове и тъканите

Специалисти от САЩ разработиха нов тип медицински ехограф – лазерно ултразвуково устройство (NCLUS), което прави снимки на вътрешните органи, кръвоносните съдове, мускулните тъкани и сухожилията не само неинвазивно, но и безконтактно. Той измерва и здравината на костите и може да се използва за проследяване на развитието на различните заболявания.

По време на ултразвуковата процедура към кожата на пациента се притиска ултразвуков преобразувател, който излъчва звукови вълни, които преминават през тъканите на тялото и се отразяват от различните видове клетки: мазнини, мускули, кръвоносни съдове и кости. Ехото от тези вълни създава картина на вътрешността, а специалните режими за обработка на данни позволяват изграждането на дву- и триизмерни изображения.

Въпреки високата точност на съвременните ултразвукови апарати, методът не е лишен от недостатъци. Ръчното управление на трансдюсера изисква опит, а налягането на устройството предизвиква непредвидими промени в свойствата на тъканите, които влияят върху траекториите на звуковите вълни. Освен това дори лек наклон на трансдюсера променя зрителния ъгъл и лишава картината от точност. Всичко това не позволява с достатъчна увереност да се използват ултразвукови изображения в медицината. Например, не е възможно да се разбере дали даден тумор расте или се свива, или къде се намира.

Екип от инженери от Масачузетския технологичен институт и Масачузетската обща болница решиха този проблем, като автоматизираха получаването на ултразвукови изображения и приложиха лазерно позициониране. Поради липсата на контакт с кожата на пациента в тъканите на пациентите не настъпват промени. Уникалните маркери върху кожата позволяват прецизно пресъздаване на изображенията, а специална програма сравнява резултатите от сканирането. Безконтактният метод е подходящ за изследване на чувствителни и болезнени зони или при риск от инфекция, пише MIT News.

„NCLUS може да прави изображения на пациенти с изгаряния или травми, с дълбоки увреждания на тъканите директно по време на операция, недоносени бебета, нуждаещи се от интензивни грижи, пациенти с травми на врата и гръбначния стълб, заразени със заразни болести“, казва Робърт Хаупт, ръководител на изследователския екип.

Комплексът NCLUS включва импулсен лазер, който прехвърля оптична енергия през въздуха до повърхността на кожата. Импулсът предизвиква мигновено локално повишаване на температурата и деформация на кожата вследствие на термоеластичните ефекти, което от своя страна генерира ултразвукови вълни – феномен, наречен фотоакустично явление.

Оптичният импулс подава достатъчно ултразвукова енергия с честоти, съвместими със съвременните ултразвукови апарати, и не предизвиква неприятни усещания върху кожата.

През 2019 г. екипът на Масачузетския технологичен институт (MIT) разработва първия прототип на устройството, но по това време неговата разделителна способност е значително по-ниска от тази на традиционните ултразвукови апарати. Бъдещите модели са станали по-бързи и с по-високи честоти, като са постигнали разделителна способност от 200 микрона. След това инженерите планират да разработят нова версия на устройството NCLUS за използване във военни полеви болници.