Eine Gruppe von Wissenschaftlern von NUST „MISiS“ hat ein universelles System für optisch-akustischen Ultraschall entwickelt, das auf der Verwendung von Ultraschallwellen und Laserstrahlung basiert. Es kann verwendet werden, um Bilder von internen Pathologien zu erhalten, einschließlich der Erkennung kleiner Tumoren, die nicht durch herkömmlichen Ultraschall fixiert werden. Die Ergebnisse werden in der internationalen Fachzeitschrift
Photoacoustics veröffentlicht .
Es ist interessant, dass die Entwicklung von Spezialisten aus dem Labor mit dem Namen (Aufmerksamkeit!)
„Laser-Ultraschall-Diagnostik der Struktur und Eigenschaften von Gesteinen und heterogenen Strukturmaterialien“ unter der Leitung von
Prof. Alexander A. Karabutov, Ph.D.Es scheint - wo sind die Bergleute und wo ist die Onkologie?
Die von Laborspezialisten untersuchte Methode der Laser-Ultraschallspektroskopie erwies sich jedoch als so universell, dass die auf dieser Grundlage entwickelten Technologien in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt werden können.
Wir haben bereits
auf „Habré“ über ein Gerät geschrieben, das im Labor zur Erkennung von Defekten in Flugzeugteilen mit einer Größe von 50 Mikrometern entwickelt wurde und in kleinem Maßstab in Betrieb genommen wurde. Und jetzt - eine Neuentwicklung auf dem Gebiet der Medizintechnik.
Wie die Macher sagten, wurde das System ursprünglich zur Visualisierung von Blutgefäßen entwickelt. Im Laufe der Forschung stellte sich jedoch heraus, dass das Gerät sowohl zur Untersuchung von Hartgeweben (z. B. Zähnen) als auch zur Diagnose onkologischer Formationen in Weichgeweben geeignet ist.
Tatsache ist, dass Standard-Ultraschallverfahren aufgrund des geringen Kontrasts und der Bildqualität es beispielsweise nicht ermöglichen, einen Krebstumor frühzeitig von gesunden Geweben zu unterscheiden. Eine sichere Erkennung ist nur möglich, wenn die Größe des Tumors 1 cm überschreitet.
Unsere Entwicklung liefert dem Arzt jedoch nicht nur Standard-Ultraschallbilder, sondern auch zusätzliche Informationen über jene Gewebe, die akustisch schlecht unterscheidbar sind (unter Verwendung von Ultraschall), aber gleichzeitig unterschiedliche Absorptionskapazitäten aufweisen. Zu solchen Geweben gehören auch Krebstumoren.
Das gesamte System basiert auf einem bekannten physikalischen Phänomen - dem optisch-akustischen Effekt. Es besteht aus Folgendem: Laserstrahlung von sehr kurzer Dauer wird im bestrahlten Objekt (in diesem Fall lebenden Körpergeweben) absorbiert, was zu einer schnellen Erwärmung der Stelle dieses Objekts führt. Erhitzen führt zur Ausdehnung von Gewebematerial und zur entsprechenden Anregung von Ultraschallwellen. Die Bestrahlung mit kurzen Laserpulsen führt somit zu einer „Vibration“ der Gewebestelle und der Emission von Ultraschall durch diese. Grob gesagt „quietscht“ ein lebendes Organ in ultrahohen Tönen.
Das Schema des Geräts„In der Installation wird Laserstrahlung verwendet, um Ultraschall in zwei Modi anzuregen. Beim ersten optisch-akustischen Licht wird das Licht direkt im untersuchten Objekt absorbiert (in diesem Fall beginnt ein kleiner Abschnitt eines Blutgefäßes oder Tumors zu „vibrieren“). Die auf diese Weise angeregten Wellen werden von einer Vielzahl von Empfängern (einer speziellen akustischen Antenne) aufgezeichnet, und die Signale dieser Elemente werden später verwendet, um genaue Bilder des Objekts zu erstellen, die einen Kontrast bei der Absorption von Licht bieten , erklärte einer der Mitautoren, Ingenieur des Labors für Laser-Ultraschallmethoden für introskopische Untersuchungen von NUST „MISiS“
Vasily Zarubin .
Foto des Versuchsaufbaus: 1 - Laser mit Stromquelle; 2 - Glasfaserlaser-Abgabesystem im LU-Modus; 3 - ein System zum Sammeln und Verarbeiten von experimentellen Daten; 4-RS; 5 - Matrix von Detektoren; 6–3D Positionierungssystem.- Im zweiten Laser-Ultraschallmodus wird das Licht bereits in einer speziellen Platte absorbiert und beginnt zu „vibrieren“. Die darin angeregten Wellen werden verwendet, um das Objekt auf ähnliche Weise wie bei Standardultraschall zu untersuchen. In diesem Fall werden Ultraschallwellen durch die Inhomogenitäten des Objekts gestreut und von derselben akustischen Antenne empfangen. Die Signale davon werden verwendet, um die endgültigen Laser-Ultraschallbilder zu erstellen. "Ein auf Laserultraschall basierendes Gerät ermöglicht es somit, einen Tumor mit einer Größe von weniger als einem Millimeter frühzeitig zu erkennen.
Derzeit verbessert das Forschungsteam die Eigenschaften des experimentellen Prototyps des Systems und passt ihn an bestimmte Aufgaben an.