MIT gradi laserski sistem za brezkontaktno delovanje

Pred kratkim so raziskovalci v Lincolnovem laboratoriju MIT in sodelavci Centra za ultrazvočne raziskave in prevajanje (CURT) splošne bolnišnice Massachusetts (MGH) razvili novo vrsto medicinske slikovne naprave: brezkontaktni laserski ultrazvok (NCLUS).
Ta laserski ultrazvočni sistem naj bi zagotavljal slike notranjih telesnih značilnosti, kot so organi, maščoba, mišice, kite in krvne žile. Sistem lahko meri tudi moč kosti in potencialno sledi različnim stopnjam bolezni.

"Naš patentiran koncept laserskega sistema, ki je varen za kožo, je zasnovan za preoblikovanje medicinskega ultrazvoka s premagovanjem omejitev tradicionalnih kontaktnih sond," pojasnjuje glavni raziskovalec Robert Haupt, višji član osebja v skupini aktivnih optičnih sistemov laboratorija Lincoln.
Robert Haupt in višji član osebja Charles Wynn sta soizumitelja tehnologije, Matthew Stowe, namestnik vodje skupine, pa je odgovoren za tehnično vodstvo in nadzor nad programom NCLUS. rajan Gurjar je vodja sistemskega integratorja, Jamie Shaw, Bert Green, Brian Boitnott (zdaj na univerzi Stanford) in Jake Jacobsen pa so sodelovali pri optičnem in strojnem inženiringu ter gradnji sistemov.
Medtem ko lahko najsodobnejši medicinski ultrazvočni sistemi razlikujejo značilnosti tkiva v nekaj milimetrih, ima ta tehnologija nekaj omejitev. Po drugi strani pa lahko brezkontaktni laserski ultrazvok (NCLUS) zmanjša potrebo po sonografih in spremenljivost operaterja s popolno avtomatizacijo postopka pridobivanja ultrazvočne slike. Lasersko pozicioniranje je mogoče natančno reproducirati, s čimer se odpravi spremenljivost ponavljajočih se meritev. Ker je meritev brezkontaktna, z njo ni povezanega lokalnega zbijanja tkiva ali popačenja značilnosti slike. Poleg tega, podobno kot MRI in CT, brezkontaktni laserski ultrazvok (NCLUS) uporablja kožne markerje za zagotavljanje funkcije fiksnega referenčnega okvira za reprodukcijo in primerjavo ponavljajočih se skeniranj skozi čas. Da bi podprli to funkcijo sledenja, je laboratorijska ekipa razvila programsko opremo za obdelavo ultrazvočnih slik in zaznavanje morebitnih sprememb med slikami.
Brezkontaktni laserski ultrazvok (NCLUS) ne zahteva niti ročnega pritiska niti veznega gela (ki je potreben za kontaktne sonde), zato je zelo primeren tudi za paciente, ki imajo boleče ali občutljive dele telesa, so v krhkem stanju ali so ogroženi. okužbe. Ta tehnologija omogoča slikanje bolnikov z opeklinami ali poškodbami, bolnikov z neposrednimi odprtinami v globoko tkivo med operacijo, nedonošenčkov, ki potrebujejo intenzivno nego, bolnikov s poškodbami vratu in hrbtenice ter bolnikov z oddaljenimi nalezljivimi boleznimi.
S pomočjo impulznega laserja se svetlobna energija prenaša po zraku na površino kože, kjer se svetloba hitro absorbira, ko vstopi v kožo. Svetlobni impulz povzroči takojšnje lokalizirano segrevanje in hitro deformira kožo skozi termoelastični proces, ki posledično generira ultrazvočne valove, ki delujejo kot vir ultrazvoka.
Svetlobni impulz ustvari zadostno ultrazvočno moč pri frekvenci, ki je primerljiva z dejanskim medicinskim ultrazvokom, ne da bi pri tem povzročil bolečino na koži. Raziskovalna skupina je patentirala izbiro valovnih dolžin optičnega nosilca, fotoakustični postopek pa je zasnovan tako, da proizvaja dosleden vir ultrazvoka, neodvisen od barve kože ali hrapavosti tkiva.
Ultrazvočni odmevi, ki se vračajo iz notranjosti tkiva, so videti kot lokalizirane vibracije na površini kože, ki jih meri zelo občutljiv namenski laserski Dopplerjev vibrometer.