Бесконтактное лазерное узи доклад
Обновлено: 17.05.2024
Американские специалисты разработали технологию полностью бесконтактного лазерного ультразвукового исследования и успешно испытали ее на людях. Она обладает массой преимуществ перед традиционным УЗИ, среди которых отсутствие необходимости использования контактного геля, высокое качество изображения, которое не зависит от опыта специалиста, и объемная визуализация.
Традиционное УЗИ остается одним из самых используемых методов визуализации во всем мире. Оно безопасно, так как не подвергает пациентов вредному излучению, как рентгеновские и КТ-сканеры, неинвазивно и экономически доступно. В ходе такого исследования врач мягко прижимает смазанный специальным гелем ультразвуковой зонд к поверхности кожи, чтобы получить изображение нужной области. Генерируемые зондом звуковые волны проникают сквозь кожу в мышцы, жировую ткань, кровеносные сосуды и другие мягкие ткани, отражаясь от них и возвращаясь обратно в зонд, который фиксирует и преобразует отраженные сигналы в ультразвуковое изображение.
Сообщите мне цены
Поскольку для передачи и обнаружения ультразвука зонд должен соприкасаться с поверхностью кожи, его положение и сила надавливания создают чувствительные к контакту изображения. Эта контактная чувствительность провоцирует неучтенные колебания, что снижает эффективность исследования. Врачи, делающие снимки одной и той же части тела в разное время, как правило, получают два разных изображения, что делает отслеживание изменений в тканях в динамике невозможным.
Кроме того, контакт с телом может быть ограничивающим фактором в ситуациях, когда пациент может плохо его переносить, например, у новорожденных, людей, получивших тяжелые травмы или ожоги, а также у нуждающихся в хирургической помощи.
Инженеры Массачусетского технологического института наши решение этой проблемы. Они придумали альтернативу классическому ультразвуковому исследованию, которая не требует прямого контакта с телом пациента, чтобы увидеть его внутренние органы. Новая ультразвуковая техника предполагает использование безопасных для глаз и кожи лазеров для удаленной генерации и регистрирования ультразвука на поверхности кожи.
Передающий лазер посылает световой импульс, который быстро поглощается кожей и преобразуется в звуковые волны. Тут работает так называемый фотоакустический эффект, когда воздействие светом приводит к возникновению звуковых колебаний. Генерируемые звуковые волны взаимодействуют с тканью, подобно обычному ультразвуку. Второй лазер фиксирует отраженные сигналы на поверхности кожи, которые затем трансформируется в изображение – так же, как это происходит при традиционном УЗИ.
Основной смысл новой технологии в том, чтобы вместо прямой генерации ультразвуковых волн внутрь тела, использовать свет в форме импульсного лазера, настроенного на определенную длину волны, который проникает в кожу и поглощается тканями. Кровеносные сосуды в них быстро расширяются и расслабляются: мгновенно нагретые лазерным импульсом, они затем молниеносно охлаждаются телом, возвращаясь к первоначальному размеру, после чего следует новый световой импульс. Возникающие при этом механические колебания генерируют звуковые волны, которые возвращаются к поверхности кожи, где улавливаются другим лазером.
Основываясь на своих предыдущих исследованиях, команда выбрала лазеры, длина волны которых быстро поглощается водой. Так как кожа состоит в основном из воды, команда пришла к выводу, что она должна эффективно поглощать этот свет, нагреваться и расширяться в ответ. Когда он возвращается к своему нормальному состоянию, кожа сама должна создавать звуковые волны, которые распространяются по всему телу.
Исследователи впервые применили новую технику УЗИ для визуализации металлических объектов, помещенных в желатиновую оболочку, что примерно напоминает содержание воды в коже. Затем они визуализировали их с использованием обычного ультразвукового зонда и обнаружили, что оба полученных изображения были очень похожи. После этого они повторили эксперимент на тканях животных – в частности, коже свиньи – и выяснили, что бесконтактное лазерное ультразвуковое исследование способно различать тонкие особенности строения тканей, такие как границы между мышцами, жиром и костью.
И вот, наконец, недавно команда провели первые испытания новой технологии на людях. После сканирования предплечья нескольких здоровых добровольцев исследователи создали первые изображения человека, полученные с помощью полностью бесконтактного лазерного ультразвука. Границы жира, мышц и других тканей, располагающихся на глубине до 6 см под кожей, на них хорошо видны и сопоставимы с изображениями, полученными с помощью существующих контактных ультразвуковых зондов. Лазерные установки при этом находились на расстоянии полуметра от человека.
Авторы планируют в дальнейшем усовершенствовать свою технику; они, в частности, ищут способы повысить производительность системы, чтобы она могла визуализировать мельчайшие особенности тканей. Они также намерены улучшить возможности второго лазера, который фиксирует отраженные сигналы, и в целом сделать установку максимально компактной, чтобы однажды лазерный ультразвук можно было реализовать в виде портативного устройства.
На сегодняшний день существует множество методов и устройств, которые врачи используют для сканирования человеческого тела прежде, чем прибегнуть к хирургическому вмешательству или иному виду терапии. Однако ни один из этих методов не является совершенным или универсальным.
Рентгенография является самым распространенным методом для анализа состояния костей, внутренних органов, а также для диагностики рака молочной железы. Когда рентгеновские лучи проходят через тело человека, энергия от них поглощается различными частями тела с различной скоростью. Детектор на противоположной от аппарата стороне фиксирует эту скорость и превращает данные в изображение.
Части тела, через которые лучи проходят медленнее, например, кости, на снимке отображаются белым цветом, а менее плотные (например, внутренние органы) имеют темный оттенок. Во время рентгенографии пациент подвергается незначительному радиационному облучению в течение доли секунды — само по себе оно не представляет опасности для здоровья. Однако повторное облучение может привести к превышению допустимой доли радиации и, как следствие, причинить вред здоровью пациента.
Другой вид диагностики состояния внутренних органов и тканей — компьютерная томография — используется для определения формы и размера опухолей, повреждений костей, мониторинга состояния сосудов и других заболеваний.
Перед сканированием пациенту в желудок, кровь или кишечник вводится краситель, который позволяет сделать снимок более контрастным и, как следствие, повысить его качество. Во время процедуры пациент обычно лежит спиной на плоской кровати, которая задвигается внутрь кольца компьютерного томографа.
КТ — безопасная процедура, однако существует вероятность возникновения аллергии на краситель у пациента. Кроме того, при этом виде обследования пациент подвергается воздействию рентгеновского излучения. Предполагается , что облучение во время КТ может немного увеличить шансы развития рака спустя много лет, хотя считается , что этот риск очень мал (менее 1 на 2 000).
Магнитно-резонансная томография (МРТ) предполагает помещение человека внутрь металлического цилиндра и опирается на применение принципа ядерного магнитного резонанса, позволяющего измерять разницу между возбужденными атомами водорода в разных областях исследуемой зоны. Этот вид томографии наиболее эффективен при исследовании мягких тканей — например, спинного и головного мозга, а также полых внутренних органов, таких как предстательная железа, прямая кишка, матка.
Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) основана на радионуклидном исследовании тканей и органов и является одним из наиболее распространенных методов диагностики различных онкологических заболеваний.
Самый безопасный на сегодняшний день метод сканирования — ультразвуковой, или УЗИ. У ультразвуковых волн, используемых во время процедуры, нет никаких известных побочных эффектов — в отличие от КТ, МРТ и рентгена, при которых пациент подвергается воздействию радиации.
Однако у УЗИ есть существенное ограничение — для работы аппарата его необходимо прижать к коже пациента, что невозможно в некоторых случаях, например, при сильных ожогах.
Что придумали ученые?
В статье , опубликованной в журнале Light: Science and Applications, инженеры из MIT описали систему, которая имитирует возможности ультразвукового аппарата, но использует лазеры, позволяющие ей проводить сканирование на расстоянии полуметра от пациента.
В отличие от рентгеновского излучения, лазеры не представляют никакой опасности для здоровья пациента даже при многократном облучении. Использованные в системе лазеры имеют длину волны 1 550 нм — такие волны поглощаются водой и наносят не больше ущерба, чем если светить на кожу человека лазерной указкой.
Поскольку кожа в основном состоит из воды, лазерное излучение поглощается молекулами воды и приводит к их расширению. Это расширение и сжатие молекул контролируется импульсным лазерным пучком, который создает устойчивые колебания — звуковые волны, подобные тем, что возникают на поверхности динамика в ответ на электрические сигналы. Затем эти звуковые волны распространяются по всему телу пациента — так же, как и звуковые волны от обычного УЗИ-аппарата.
В аппарате для УЗИ вернувшиеся звуковые волны захватывает микрофон, в новой системе его функцию выполняет принимающий лазер, который служит чувствительным детектором движения.
Поскольку звуковые волны взаимодействуют с различными типами тканей по мере проникновения в тело, они приходят в норму с различной интенсивностью и частотой. Кроме того, звуковые волны создают вибрации на поверхности кожи, которые можно обнаружить и измерить. Эти измерения затем обрабатываются с помощью программного обеспечения и алгоритмов, как результат — изображение того, что находится внутри тела пациента.
У нового метода есть недостатки?
В ходе первого этапа тестирования исследователи использовали новую установку для сканирования металлических предметов, помещенных в сферическую форму из желатина. Визуализировав данные с использованием коммерческого ультразвукового зонда, ученые обнаружили, что оба полученных в ходе испытаний изображения были обнадеживающе похожи.
Затем ученые просканировали мягкие ткани животных и пришли к выводу, что лазерное ультразвуковое исследование способно различать более тонкие особенности, чем обычное УЗИ: границу между мышцами, жиром и костью.
На третьем этапе исследователи провели эксперимент на группе добровольцев. Просканировав предплечья нескольких здоровых людей, авторы разработки пришли к выводу, что система хорошо определяет границы жира, мышц и тканей. Они были хорошо видны и сопоставимы с изображениями, полученными с помощью коммерческих контактных ультразвуковых датчиков.
Исследователи также обнаружили ряд недостатков в работе системы. Во-первых, как и в случае с традиционным ультразвуковым исследованием, лазеры способны проникать в тело пациента на глубину всего 6 см под поверхность кожи — точнее, врачи не могут увидеть внутренние органы и кости, расположенные на большей глубине.
Во-вторых, точность изображения, которое позволяют получить лазеры, пока ниже, чем у УЗИ. Разрешения снимков пока недостаточно, чтобы выявлять заболевания с вероятностью, близкой к 90%.
Сейчас ученые работают над расширением возможностей системы, в том числе над повышением разрешения сделанных с ее помощью снимков.
Следующий шаг — уменьшить размер оборудования и сделать как сканирование, так и обработку изображений портативными. По словам ученых, это особенно важный шаг — дистанционное сканирование тела позволит проводить процедуру без участия высококвалифицированного специалиста. Другими словами, пациенты смогут проводить процедуру самостоятельно в домашних условиях.
Что не так с разработкой?
Как это ни странно, отсутствие какого-либо негативного эффекта для здоровья пациента может стать проблемой нового метода сканирования. В отличие от рентгенологического обследования, проведение которого можно определить по незначительному повышению радиационного фона человека, дистанционное ультразвуковое исследование не оставляет никаких следов. Это позволит получить данные о здоровье человека без его ведома — просто просканировав его с расстояния в полметра. Сам человек об этом, скорее всего, никогда не узнает.
Это предположение звучит как научная фантастика, однако если ученым удастся создать портативный прибор для дистанционного сканирования, оно может стать реальностью. Данные о здоровье человека гипотетически могут быть интересны банкам и страховым компаниям, а также компаниям, которые обучают искусственный интеллект или собирают датасеты.
Большинство людей хоть раз в жизни делали УЗИ и знают, как выглядит аппарат для проведения этого исследования. Однако даже портативная установка имеет приличные размеры. Это не самый точный способ диагностики, но он гораздо популярнее МРТ из-за невысокой цены. Недавно ученые испытали на человеке новый аппарат для УЗИ.
Что такое ультразвук?
Ультразвуковая визуализация основана на тех же принципах физики, которые летучие мыши используют для определения местонахождения своей добычи. УЗИ, иногда называемое ультразвуковым исследованием или сонографией, является методом создания изображений части тела. Компьютерная программа используется для анализа отголосков звуковых волн, посылаемых в тело, и генерирует изображение на экране.
В отличие от маммографии, в которой используется излучение (рентгеновские лучи), при ультразвуковом исследовании организм подвергается воздействию звуковых волн. Ультразвуковые изображения запечатлеваются в режиме реального времени, т.е. они не только показывают строение определенной части тела, но и могут передавать движение внутренних органов, а также кровообращение в сосудах.
Какие инструменты используются?
Ультразвуковые сканеры состоят из подставки с компьютером и электроникой, монитора для отображения изображения и ручного датчика. Датчик излучает высокочастотные звуковые волны и принимает возвратные волны (эхо). Компьютер получает эхо и создает изображение на мониторе. Для улучшения окончательного изображения компьютер анализирует особенности полученных изображений. При некоторых ультразвуковых исследованиях врачи вставляют датчик в тело.
На исследуемый участок наносится прозрачный гель. Гель позволяет датчику идеально контактировать с телом, устраняя воздушные карманы. Врач крепко прижимает датчик к коже и медленно перемещает его по интересующему участку. После завершения сканирования гель стирается с кожи пациента.
Результаты
Ультразвук не только позволяет увидеть тело изнутри, но и является единственным неинвазивным способом определить, является ли подозрительная опухоль доброкачественной или раковой. Киста не может быть правильно диагностирована с помощью простого медицинского осмотра или маммограммы. УЗИ также полезно, потому что оно может быть использовано для направления иглы во время биопсии.
Ультразвук хорош для получения важной информации о подозрительных образованиях. Однако он не используется в качестве основного инструмента.
Бесконтактное УЗИ
Новый аппарат освещает поверхность лазерным лучом, который создает в тканях колебания. Исследователей создали модель, где лазер не только создает колебания в тканях, но и принимает обратный сигнал. Лазер нагревает кожу и вызывает ее расширение, что порождает ультразвуковые колебания, распространяющиеся вглубь тканей. Аппарат был проверен на добровольцах, а результаты сравнили со снимками, полученными с помощью обычного аппарата для УЗИ.
Исследователи полагают, что данный метод является крайне точным. Так как свет практически не проникает вглубь, луч концентрируется на поверхности, что приводит к увеличению амплитуды ультразвука.
Хотя испытания прошли успешно, ещё неизвестно, когда аппарат появится на рынке — ему еще предстоит пройти сертификацию, чтобы соответствовать всем стандартам.
Вступление
Современная ультразвуковая диагностика хорошо зарекомендовала себя в диагностической и интервенционной медицинской визуализации и является наиболее часто используемым методом визуализации мягких тканей. УЗИ имеет преимущества по сравнению с другими методами визуализации, в том числе то, что УЗИ является неионизирующим, относительно дешевым и портативным методом. Современные варианты ультразвуковой технологии варьируют от прикроватных систем на основе тележки до портативных портативных устройств. Обычная ультразвуковая визуализация требует размещения пьезоэлектрических датчиков в контакте с пациентом для передачи, а затем получения отраженных акустических волн с поверхности тела. По сравнению с другими методами визуализации контакт с пациентом является источником изменчивости, уникальной для ультразвука. Оператор выполняющий УЗИ применяет различную контактную силу на ультразвуковой датчик и подлежащие ткани, и результирующее сжатие ткани вызывает изменения в УЗ-изображении; Показано, что методы количественной ультразвуковой визуализации, такие как эластография со сдвиговыми волнами, напрямую чувствительны к сжатию тканей. Другие области применения чувствительные к прикосновениям, например такие как удаленный мониторинг пациента(в частности неонатального), отслеживание заживления ран и сканирование чувствительных участков кожи - могут существенно выиграть от применения бесконтактных ультразвуковых диагностических систем.
Кроме того, получение срезов без участия человеческой руки способствует формированию чувствительных к ориентации изображений. Эти два источника изменчивости(*а точнее один - оператор! Кроме того, сжатие датчиком подлежащих тканей часто необходимо для получения более хорошего изображения или используется, как диагностический критерий, как, например, при диагностике тромбоза глубоких вен. Так что выигрыш тут весьма сомнительный) изображения обычно усложняют динамическое отслеживание (мониторинг во времени) морфологии ткани с помощью УЗИ. Для сравнения, МРТ и КТ имеют фиксированные системы получения срезов и генерируют объемные изображения без контакта с пациентом. Тем не менее, частая визуализация для постоянного мониторинга пациентов с использованием МРТ или КТ является непомерно дорогостоящей и может привести к значительному воздействию ионизирующего излучения в случае КТ.
Метод объемной бесконтактной ультразвуковой визуализации может устранить многие существующие ограничения и распространить ультразвуковую визуализацию на более широкие области применения. Как показано в этой статье, полностью бесконтактный лазерный ультразвук, использующий фотоакустические источники на поверхности кожи в сочетании с лазерным интерферометрическим детектированием, генерирует характеристики изображения в исследованиях на людях, сравнимые с обычным УЗИ, и может учитывать обычные ограничения ультразвука. Полностью оптическая система бесконтактного ПЛУЗИ(полностью лазерное УЗИ) широко применима к областям визуализации чувствительным к контакту - эластографии, скелетно-мышечному УЗИ и визуализации чувствительных/болезненных тканей(*открытых ран, интраоперационно! Идеально с точки зрения антисептики, стерильный гель и перчатки на датчик не нужны. ). Кроме того, ПЛУЗИ может иметь широкое применение в экстренной медицине и хирургии, когда часто требуется получение изображений большой площади и с высоким временным разрешением, что не всегда возможно из-за высокой стоимости, радиации или невозможности безопасно переместить пациентов в МРТ-сканер.
В отличие от большинства ФА-систем, метод ПЛУЗИ использует оптический детектор и является полностью бесконтактным. Оптическое обнаружение ультразвука обеспечивает повышенную чувствительность, более широкую полосу пропускания, более компактную упаковку и истинные бесконтактные измерения. Технология ПЛУЗИ широко используется в неразрушающем контроле (НК *дефектоскопия) для дистанционного измерения толщины, обнаружения дефектов и определения характеристик материала. Совсем недавно ПЛУЗИ было продемонстрировано на фантомах, имитирующих ткани, образцах иссеченной ткани и хориоаллантоисной мембране курицы. Однако полностью оптическая ультразвуковая система для визуализации человека in vivo ранее не была продемонстрирована.
В этой статье авторы сообщают о разработке и оценке безопасной для глаз и кожи, полностью бесконтактной, полностью оптической системы визуализации ПЛУЗИ, испытанной на людях in vivo. Также в работе представлены изображения полученные на имитирующих ткань фантомах и тканях животных ex vivo. В отличие от оптического источника в ФА-системе, с максимальным увеличением оптического проникновения в ткань, оптический источник для системы ПЛУЗИ сводит к минимуму проникновение в ткани с преобразованием оптической энергии в акустическую энергию на поверхности ткани. Типичные ФА-системы полагаются на оптические окна, где оптическое поглощение ткани является низким, для более глубокого проникновения в ткани и выборочного изображения оптических поглотителей, таких как гемоглобин или другие вводимые оптические контрастные агенты. Поскольку оптическое затухание в ткани на два-три порядка выше, чем акустическое, ФА-преобразование на поверхности ткани и получение обратного сигнала значительно более эффективно, чем оптическое распространение в глубину тканей. Благодаря выбору оптических длин волн с высоким коэффициентом оптического поглощения, оптическое проникновение сводится к минимуму, а выделение тепла по причине термоакустического преобразования максимально. Кроме того, пространственное местоположение сгенерированного акустического источника может быть локализовано априори, устраняя необходимость в алгоритмах обнаружения массива и инверсии для локализации источника. В сочетании с оптическим детектором система ПЛУЗИ является бесконтактной и аналогична обычной ультразвуковой визуализации, за исключением того, что она использует свет(*плюс к ультразвуку). Позиционирование в свободном пространстве точек оптического источника и детектора позволяет получать объемные изображения ПЛУЗИ без дорогостоящих 2D пьезоэлектрических решеток. Результаты визуализации с помощью системы ПЛУЗИ представляют собой первый экземпляр лазерной ультразвуковой системы, испытанной на людях. Сообщается о результатах, демонстрирующих осуществимость системы ПЛУЗИ и понимание ее конструкции. Человеческие ПЛУЗИ-изображения обнадеживают и будут стимулировать дальнейшие исследования в направлении клинической реализации бесконтактной технологии ПЛУЗИ-визуализации.
Результаты
Объемная 3D Фантомная Визуализация
Система ПЛУЗИ была первоначально оценена на фантомах, имитирующих ткани, и на ткани свиньи ex vivo до экспериментов на людях-добровольцах. Лазерный источник с импульсным излучением 1540 нм подавал оптические импульсы для возбуждения акустических волн на поверхности ткани, а лазерный доплеровский виброметр(ЛДВ) Mach-Zehnder с непрерывной волной(CW) 1550 нм измерял возврат акустических колебаний на поверхности ткани. Оба лазера сертифицированы производителем как безопасные для глаз и кожи. Было измерено, что исходный лазер и ЛДВ имеют 2,3 мДж на импульс и 9,8 мВт соответственно. Исходный лазер имеет диаметр луча 2 мм на поверхности объекта, а пятно ЛДВ фокусируется вручную для максимального увеличения оптического обратного рассеяния. Сообщаемая эквивалентная мощность шума для ЛДВ составляет
Желатиновые фантомы с высоким содержанием воды с различными включениями были сконструированы для воспроизведения оптических характеристик поглощения биологической ткани в инфракрасном (ИК) спектре. Металлические сферы, стержни, диски и квадратные включения были встроены в фантомы для оценки возможностей визуализации ПЛУЗИ-системы. Оптический источник и точки обнаружения были механически откалиброваны, проконтролированы и размещены с использованием направляющих зеркал и линейных каскадов. Управление свободным пространством источника и точек обнаружения позволяет получать как 2D, так и 3D изображения. Вывод временных рядов ЛДВ был записан через цифровой осциллограф, подключенный к компьютеру(*Далее приводится сравнение изображений ПЛУЗИ и Logiq E9, ПЛУЗИ явно проигрывает, но надо понимать, что это пока всего лишь опытный образец).
Изображения ПЛУЗИ сравнивали с клиническим ультразвуковым томографом GE Logiq E9 с линейным датчиком с центральной частотой 9 МГц. При сравнении изображения ПЛУЗИ и обычного изображения в B-режиме был выявлен высокий уровень согласованности характеристик изображений. Система ПЛУЗИ также смогла сгенерировать трехмерные объемные изображения. Предыдущие исследования ПЛУЗИ отображали фантомы со встроенными предметами / тканями, но полагались на добавленный световозвращающий материал на фантомной поверхности для повышения оптической отражательной способности для оптического детектора(*Ах вот оно что! Улучшатели! Ай-яй-яй, не хорошо. ).
Ex vivo визуализация животных
Иссеченную брюшную ткань свиньи, визуализировали в ПЛУЗИ-системе. Использование свиной ткани в качестве человеческого аналога в биомедицинских исследованиях хорошо известно, в том числе для использования в токсикологии, иммунологии, заживлении ран и облучении. Свиная кожа похожа на кожу человека как по анатомической структуре, так и по оптическому составу. Брюшная ткань свиньи была получена на местном рынке без специальной подготовки, чтобы учесть естественные изменения кожи. В каждом образце были четко визуализированы эпидермис, дерма, подкожный жир и мышечные слои. Подобно изображениям на фантомах, было выполнено линейное сканирование с помощью ПЛУЗИ на каждом образце. Изображения ПЛУЗИ также сравнивались таковыми полученными на обычном УЗИ. Никаких признаков повреждения тканей не было обнаружено на поверхности ткани после экспериментов с ПЛУЗИ(*И опять на представленных изображениях ПЛУЗИ видна разница с обычным УЗИ, по типу более низкой частоты на изображениях ПЛУЗИ, т.е. более низкая детализация. Что собственно является решающим моментом при выборе методики.).
Полученные изображения ПЛУЗИ подтверждает, что ПЛУЗИ чувствительно к характеристикам мягких тканей при безопасных для глаз и кожи уровнях оптического воздействия. На изображении ПЛУЗИ хорошо видны отражающие границы раздела воздух-ткань на расстоянии ~ 4,5 см, также видны и слабо отражающие границы мягких тканей, такие как границы раздела кожа-жир и жировая мышца. Подкожно-жировой слой и многочисленные границы мышечного жира четко представлены на изображении ПЛУЗИ. Обычные ультразвуковые изображения подтверждают все полученные ПЛУЗИ границы и характеристики. Доминирующие границы мягких тканей присутствуют как на ПЛУЗИ, так и на обычных ультразвуковых изображениях на расстоянии 1 см, 2 см и 3,5 см. В частности, контур первого отражающего слоя мышечного жира на 1 см совпадает как на ПЛУЗИ, так и на обычных изображениях УЗИ(*только качество ПЛУЗИ изображений оставляет желать лучшего. ).
ПЛУЗИ визуализация человека in vivo
Комитет MIT по использованию людей в качестве экспериментальных объектов (COUHES) утвердил протокол визуализации ПЛУЗИ человека. Предплечья четырех добровольцев были исследованы с помощью системы ПЛУЗИ. Согласие каждого добровольца было получено до ПЛУЗИ и обычной ультразвуковой визуализации. Оба лазера исходный и принимающих были проверены на безопасность в соответствии со стандартом ANSI. Подобно предыдущим экспериментам, обычная ультразвуковая визуализация с использованием системы GE Logiq E9 следовала за каждым сеансом визуализации ПЛУЗИ для проверки полученных данных. ПЛУЗИ и обычное УЗИ были выполнены с внутренней и задней стороны предплечья добровольцев. Ни один из добровольцев не сообщал о каких-либо ощущениях, дискомфорте или изменении ткани во время или после сеанса визуализации ПЛУЗИ. На реконструированном изображении ПЛУЗИ были четко видны такие особенности ткани, как границы мышечной фасции и поверхность кости. Сравнивая ПЛУЗИ с обычным УЗИ, одни и те же элементы мягких тканей и костей присутствуют на одной и той же глубине, подтверждая, что система ПЛУЗИ может обнаруживать признаки, в настоящее время обнаруживаемые обычным УЗИ(*и после просмотра этих изображений хочется сказать, ну . приехали, изображения мышц просто ужасные, исчерченности мышц на ПЛУЗИ не видно вообще, мышцы выглядят, как анэхогенные пространства с помехами. жуть. Что в очередно раз подтверждает теорию использования более низкой частоты сканирования. Вопрос, а смогут ли они её увеличить?! И если нет, то эта система так и останется музейным экспонатом. ).
Результаты ПЛУЗИ и изображения человека
Результаты визуализации ПЛУЗИ для тканей свиньи и человека демонстрируют способность ПЛУЗИ удаленно и глубоко отображать биологические ткани при безопасных уровнях оптического воздействия. Границы ткани, обнаруженные ПЛУЗИ, согласуются с границами ткани, обнаруженными обычным УЗИ. Компоненты технологии ПЛУЗИ были изучены в предыдущих исследованиях, но полная демонстрация ПЛУЗИ на людях ранее не была представлена. Изображение ПЛУЗИ человека, представленное в данной публикации, является первым случаем применение ПЛУЗИ на человеке in vivo, а объемное изображение ПЛУЗИ демонстрирует возможности ПЛУЗИ при 3D-визуализации. Ограничивая оптическое проникновение и выбирая оптические длины волн, которые максимизируют как генерацию, так и обнаружение акустических волн, ПЛУЗИ может применяться на фантомах, имитирующих ткани, иссеченных тканях свиньи и людях без каких-либо улучшений поверхности для оптического источника или производительности детектора. Валидация результатов ПЛУЗИ на людях является важным шагом к доказательству клинической жизнеспособности ПЛУЗИ и мотивирует дальнейшие исследования и разработки ПЛУЗИ.
На этом этапе изображения ПЛУЗИ, представленные здесь, сравнимы с изображениями, представленными на начальных этапах медицинской ультразвуковой визуализации десятилетия назад(*Конечно, всего 1,5 МГц. ). Количественное сравнение изображений современной технологии ПЛУЗИ с современным медицинским ультразвуком пока преждевременно. Традиционные ультразвуковые изображения, представленные здесь, используют преобразователь центральной частоты 9 МГц с многоэлементным формированием луча и имеют ожидаемое более высокое качество изображения и разрешение, чем у изображений ПЛУЗИ. Тем не менее, сходные структуры и размеры последовательно наблюдаются в обеих модальностях. В то время как дальнейшая работа остается до коммерциализации и клинического использования, доступны основные технологии ПЛУЗИ. Обсуждаемые в последующих разделах последние достижения в области лазерных технологий, кремниевой фотоники и гидрогелей могут ускорить дальнейшее развитие ПЛУЗИ.
Читайте также: