Un grupo de científicos de NUST "MISiS" ha desarrollado un sistema universal de ultrasonido óptico-acústico basado en el uso de ondas ultrasónicas y radiación láser. Se puede utilizar para obtener imágenes de patologías internas, incluida la detección de tumores de pequeño tamaño que no se reparan mediante ultrasonido convencional. Los resultados se publican en la revista científica internacional
Photoacoustics .
Es interesante que el desarrollo fue realizado por especialistas del laboratorio con el nombre (¡atención!)
"Diagnóstico por ultrasonido láser de la estructura y propiedades de rocas y materiales estructurales heterogéneos", que está dirigido por el
Prof. Alexander A. Karabutov, Ph.D.Parecería: ¿dónde están los mineros y dónde está la oncología?
Sin embargo, el método de espectroscopía ultrasónica láser estudiado por especialistas de laboratorio resultó ser tan universal que las tecnologías creadas sobre esta base pueden aplicarse en diversos campos.
Ya
escribimos en "Habré" sobre un dispositivo creado en el laboratorio para detectar defectos en piezas de aviones de 50 micrones de tamaño, lanzado en producción a pequeña escala. Y ahora, un nuevo desarrollo en el campo de la tecnología médica.
Como dijeron los creadores, inicialmente el sistema se creó para visualizar los vasos sanguíneos. Sin embargo, en el curso de la investigación resultó que el aparato también es aplicable para examinar tejidos duros (por ejemplo, dientes) y para diagnosticar formaciones oncológicas en tejidos blandos.
El hecho es que los métodos de ultrasonido estándar debido al bajo contraste y la calidad de imagen no permiten, por ejemplo, distinguir un tumor canceroso de tejidos sanos en una etapa temprana. El reconocimiento seguro solo es posible si el tamaño del tumor excede 1 cm.
Sin embargo, nuestro desarrollo proporciona al médico no solo imágenes de ultrasonido estándar, sino también información adicional sobre aquellos tejidos que son poco distinguibles acústicamente (mediante ultrasonido), pero al mismo tiempo tienen una capacidad de absorción diferente. Los tumores cancerosos también pertenecen a tales tejidos.
Todo el sistema se basa en un fenómeno físico bien conocido: el efecto óptico-acústico. Consiste en lo siguiente: la radiación láser de muy corta duración se absorbe en el objeto irradiado (en este caso, los tejidos del cuerpo vivo), lo que conduce a un calentamiento rápido del sitio de este objeto. El calentamiento conduce a la expansión de la materia tisular y a la correspondiente excitación de las ondas ultrasónicas. Por lo tanto, la irradiación con pulsos láser cortos conduce a la "vibración" del sitio del tejido y la emisión de ultrasonidos por ellos. En términos generales, un órgano vivo "chirría" en tonos ultra altos.
El esquema del dispositivo“En la instalación, la radiación láser se usa para excitar el ultrasonido en dos modos. En el primero, óptico-acústico, la luz se absorbe directamente en el objeto estudiado (en este caso, una pequeña sección de un vaso sanguíneo o tumor comienza a "vibrar"). Las ondas excitadas de esta manera son registradas por una variedad de receptores (una antena acústica especial), y las señales de estos elementos se utilizan más tarde para construir imágenes precisas del objeto que proporcionan contraste en la absorción de luz , explicó uno de los coautores, ingeniero del laboratorio de métodos de ultrasonidos láser de estudios introscópicos de NUST "MISiS"
Vasily Zarubin
Fotografía de la configuración experimental: 1 - láser con una fuente de energía; 2 - sistema de entrega de láser de fibra óptica en modo LU; 3 - un sistema para recolectar y procesar datos experimentales; 4-RS; 5 - matriz de detectores; Sistema de posicionamiento 6–3D.- En el segundo modo ultrasónico láser, la luz ya se absorbe en una placa especial y comienza a "vibrar". Las ondas excitadas en él se utilizan para examinar el objeto de manera similar a la ecografía estándar. En este caso, las ondas ultrasónicas son dispersadas por las inhomogeneidades del objeto, y son recibidas por la misma antena acústica. Las señales de él se utilizan para construir las imágenes de ultrasonido láser finales ".Como resultado, un dispositivo basado en ultrasonido láser permite detectar un tumor en una etapa temprana, con un tamaño de menos de un milímetro.
Actualmente, el equipo de investigación está mejorando las características del prototipo experimental del sistema, además de adaptarlo a tareas específicas.