Cercetătorii de la Universitatea Carnegie Mellon, au publicat o cercetare ce prezintă o nouă tehnică non-invazivă ce foloseşte ultrasunete pentru a obţine imagini optice printr-un mediu tulbure cum ar fi ţesutul biologic pentru a scana organele corpului. Această nouă metodă are potenţialul de a elimina nevoia examinărilor vizuale invazive ce folosesc camere endoscopice.
Dispozitivele endoscopice, sau camera de la capătul cateterelor sau firele, sunt de obicei implantate printr-o procedură medicală sau chirurgical pentru a ajunge la ţesuturile adânci ale corpului, dar noua tehnică furnizează o alternativă complet non-chirurgicală ş non-invazivă.
Lucrarea arată că pot folosi ultrasunetul pentru a crea "lentile" virtuale în corp, în loc de a implanta lentile fizice. Printre folosirea unor şabloane cu unde ultrasonice, cercetătorii pot lumina eficient ţesutul şi să-l facă mai transparent, ceea ce le permite să scaneze părţi neaccesibile înainte prin metode non-invazice.
Ţesutul biologic este capabil să blocheze majoritatea luminii, în special lumina vizibilă spectrului optic. Prin urmare, metodele optice de scanare din prezent nu pot folosi lumina pentru a accesa ţesutul adânc de la suprafaţă.
"Abilitatea de a scana organe cum ar fi creierul fără nevoia de a introduce componente optice fizice va furniza o alternativă importantă la implementarea endoscoapelor invazive în corp. Am folosit unde ultrasonice pentru a sculpta lentile optice virtuale într-un mediu ţintă dat, care de exemplu poate fi ţesutul biologic. Prin urmare, ţesutul este schimbat într-o lentilă ce ne ajută să capturăm imagini ale structurilor mai adânci. Această metodă poate revoluţiona câmpul imagisticii biomedicale", a spus coautorul cercetării profesorul Maysam Chamanzar, citat de sciencedaily.com.
Undele ultrasonice sunt capabile să comprime şi să rarefieze, sau să subţieze, orice mediu prin care trec. În regiunile comprimate, lumina se deplasează mai încet în comparaţie cu regiunile rarefiate. În această lucrare, cercetătorii au arătat că acest efect de comprimare şi rarefiere poate fi folosit pentru a forma lentile virtuale în mediul ţintă pentru imagistica optică. Lentilele pot fi mişcate fără a deranja mediul doar prin reconfigurarea undelor ultrasonice din exterior. Acest lucru permite scanarea scanarea diferitor regiuni ţintă non-invaziv.
Metoda reprezintă o tehnologie ce poate fi aplicată în multe moduri. În viitor, poate fi implementat sub forma unui dispozitiv ţinut în mână sau un plasture purtat la suprafaţă, în funcţie de organul care este scanat. Aşezând dispozitivul sau plasturele pe piele, doctorul ar putea fi capabil să primească uşor informaţii optice din ţesut pentru crearea imaginilor a ceea ce este înăuntru fără mult discomfort şi fără efectele secundare ale endoscopiei.
Cele mai apropiate aplicaţii din prezent pentru această tehnologie ar fi scanarea endoscopică a ţesutului cerebral sau scanarea subcutanată, dar această tehnică poate fi folosită de asemenea în alte părţi ale corpului. În afara aplicaţiilor biomedicale, ar mai putea fi folosită pentru scanarea optică în metrologie şi alte aplicaţii industriale pentru a permite scanarea non-distructivă a obiectelor şi structurilor la scara micronilor. De asemenea, aplicaţiile clinice includ diagnosticarea bolilor de piele, monitorizarea activităţii cerebrale şi diagnosticarea şi terapia fotodinamică pentru identificarea şi ţintirea tumorilor maligne. Pe lângă implicaţiile clinice directe, cercetătorii ar putea fi capabili să studieze indirect mecanismele implicate în boli ca Parkinson prin folosirea tehnologiei acustico-optice pentru a vedea creierul şoarecilor şi a stimula selectiv diferite căi neuronale.
Cercetătorii au arătat că proprietăţile lentilelor virtuale pot fi modificate prin schimbarea parametrilor undelor ultrasonice, permiţând utilizatorilor să captureze imagini la diferite adâncimi. În timp ce lucrarea este concentrată pe eficienţa metodei pentru aplicaţii apropiate de suprafaţă, echipa vrea să găsească limita adâncimii din ţesutul corpului la care poate ajunge această metodă de scanare optică asistată ultrasonic.
"Mediile tulburi au fost întotdeauna considerate obstacole pentru scanaarea optică. Dar am arătat că aceste medii pot fi transformate în aliaţi pentru a ajuta lumina să ajungă la ţinta dorită. Când activăm ultrasunetele cu şablonul potrivit, mediul turbure devine imediat transparent", a precizat la rândul său coautorul descoperirii Matteo Giuseppe Scopelliti.
Cercetătorii sunt de părere că această nouă tehnologie de scanare ar putea fi aplicată în biomedicină şi contexte clinice în următorii cinci ani.
