MIT stavia bezkontaktný laserový systém

Nedávno výskumníci v Lincolnovom laboratóriu MIT a spolupracovníci v Centre pre ultrazvukový výskum a preklad (CURT) v Massachusetts General Hospital (MGH) vyvinuli nový typ medicínskeho zobrazovacieho zariadenia: bezkontaktný laserový ultrazvuk (NCLUS).
Tento laserový ultrazvukový systém údajne poskytuje obrazy vnútorných telesných prvkov, ako sú orgány, tuk, svaly, šľachy a krvné cievy. Systém môže tiež merať silu kostí a potenciálne sledovať rôzne štádiá ochorenia.

"Náš patentovaný koncept laserového systému bezpečného pre kožu je navrhnutý tak, aby transformoval lekársky ultrazvuk prekonaním obmedzení tradičných kontaktných sond," vysvetľuje hlavný výskumník Robert Haupt, vedúci pracovník v Lincoln Laboratory's Active Optical Systems Group.
Robert Haupt a hlavný zamestnanec Charles Wynn sú spoluvynálezcami technológie a Matthew Stowe, zástupca vedúceho skupiny, je zodpovedný za technické vedenie a dohľad nad programom NCLUS. rajan Gurjar je vedúci systémového integrátora a Jamie Shaw, Bert Green, Brian Boitnott (teraz na Stanfordskej univerzite) a Jake Jacobsen spolupracovali na optickom a mechanickom inžinierstve a konštrukcii systému.
Zatiaľ čo najmodernejšie medicínske ultrazvukové systémy dokážu rozlíšiť vlastnosti tkaniva v rozmedzí niekoľkých milimetrov, táto technológia má určité obmedzenia. Bezkontaktný laserový ultrazvuk (NCLUS) na druhej strane môže znížiť potrebu sonografov a znížiť variabilitu operátorov úplnou automatizáciou procesu získavania ultrazvukového obrazu. Laserové polohovanie je možné presne reprodukovať, čím sa eliminuje variabilita opakovaných meraní. Pretože meranie je bezkontaktné, nie je s ním spojené žiadne lokalizované zhutnenie tkaniva ani skreslenie obrazových prvkov. Okrem toho, podobne ako pri MRI a CT, aj bezkontaktný laserový ultrazvuk (NCLUS) využíva kožné markery na poskytovanie pevného referenčného rámca funkcie na reprodukovanie a porovnávanie opakovaných skenov v priebehu času. Na podporu tejto funkcie sledovania vyvinul tím laboratória softvér na spracovanie ultrazvukových snímok a detekciu akýchkoľvek zmien medzi snímkami.
Bezkontaktný laserový ultrazvuk (NCLUS) nevyžaduje ručné tlakovanie ani spojovací gél (ktorý sa vyžaduje pri kontaktných sondách), takže je vhodný aj pre pacientov, ktorí majú bolestivé alebo citlivé časti tela, sú v krehkom stave alebo sú ohrození infekcie. Táto technológia umožňuje zobrazovanie pacientov s popáleninami alebo úrazmi, pacientov s priamymi otvormi do hlbokého tkaniva počas operácie, predčasne narodených detí vyžadujúcich intenzívnu starostlivosť, pacientov s poraneniami krku a chrbtice a pacientov so vzdialenými infekčnými chorobami.
Pomocou pulzného lasera sa svetelná energia prenáša vzduchom na povrch pokožky, kde sa svetlo po vstupe do pokožky rýchlo absorbuje. Svetelný impulz spôsobí okamžité lokálne zahriatie a rýchlo deformuje pokožku termoelastickým procesom, ktorý následne generuje ultrazvukové vlny, ktoré fungujú ako zdroj ultrazvuku.
Svetelný impulz generuje dostatočný ultrazvukový výkon s frekvenciou porovnateľnou so skutočným lekárskym ultrazvukom bez toho, aby spôsoboval pokožke akúkoľvek bolesť. Výskumný tím patentoval výber vlnových dĺžok optického nosiča a fotoakustický proces je navrhnutý tak, aby produkoval konzistentný zdroj ultrazvuku, nezávislý od farby pokožky alebo drsnosti tkaniva.
Ultrazvukové ozveny, ktoré sa vracajú zvnútra tkaniva, sa javia ako lokalizované vibrácie na povrchu kože, ktoré sú merané vysoko citlivým laserovým Dopplerovým vibrometrom.