Новое устройство сочетает в себе два метода визуализации: ультразвук и фотоакустику. Ультразвук — это хорошо зарекомендовавшая себя технология, которая анализирует, как звуковые импульсы отражаются от внутренних частей тела. Он хорош для выявления анатомических структур и, пожалуй, наиболее привычно, используется для изображения развивающегося плода в утробе матери.Фотоакустика — это относительно новый метод визуализации, который все еще находит широкое распространение в клинической практике.
При фотоакустической визуализации короткие импульсы света нагревают внутренние ткани. Незначительное изменение температуры приводит к изменению давления,который, в свою очередь, производит ультразвуковую волну, которую можно проанализировать, чтобы получить информацию о внутренней работе организма.
Поскольку этот метод в конечном итоге также производит ультразвуковые волны, существующие технологии могут использоваться для анализа и отображения изображений.Преимущество фотоакустики заключается в том, что она может выявить важную медицинскую информацию, недоступную для других методов визуализации, включая присутствие таких молекул, как гемоглобин и меланин, и субмиллиметровую структуру сетей кровеносных сосудов на несколько сантиметров под кожей.
В сочетании со спектроскопическими измерениями фотоакустика может также количественно определять насыщение гемоглобина кислородом в отдельных сосудах, предоставляя метаболическую информацию, которая может быть полезна, например, для мониторинга прогрессирования опухоли.Однако, несмотря на эти преимущества, стоимость и размер большинства фотоакустических систем ограничивают их широкое использование, сказал Халид Дауди, исследователь из группы биомедицинской фотонной визуализации Университета Твенте в Нидерландах. Для большинства систем на рынке требуются дорогостоящие и громоздкие лазеры, что делает их непрактичными для диагностики в местах оказания медицинской помощи. «Наше исследование было направлено на то, чтобы преодолеть эти препятствующие факторы», — сказал Дауди.
Проект начался как сотрудничество между Университетом Твенте и тремя европейскими компаниями: ESAOTE Europe, производителем медицинских диагностических систем, Quantel, производителем твердотельных лазеров, и SILIOS Technologies, производителем оптических компонентов.Ключевым нововведением команды, позволившим значительно уменьшить размер системы, стала разработка сверхкомпактного лазера на основе эффективного и недорогого лазерного диода. Объединив несколько диодов для увеличения мощности и тщательно спроектировав оптические элементы для формирования лазерного луча, команда смогла генерировать лазерные импульсы с более высокой энергией, чем когда-либо ранее получалось с помощью диодной технологии.
Диодные лазеры также могут обеспечивать множество лазерных импульсов в секунду, что, в свою очередь, позволяет получать изображения в реальном времени, что является еще одним преимуществом новой системы, отметил Дауди.Исследователи проверили качество изображения системы на различных типах фантомов — материалах, имитирующих оптические свойства тканей, — и на здоровом суставе пальца человека.По словам исследователей, новый компактный датчик и систему визуализации можно легко транспортировать между кабинетами в клинических условиях, что является привлекательной функцией для коммерциализации в будущем.В настоящее время команда работает с европейским консорциумом промышленных и академических партнеров, чтобы сделать следующие шаги от исследования до фазы коммерциализации.
Текущая система работает на одной длине волны в ближнем инфракрасном диапазоне, но команда планирует расширить дизайн до многоволновой визуализации.«Некоторые приложения нацелены на ревматоидный артрит суставов пальцев, онкологию, сердечно-сосудистые заболевания и ожоговые раны», — сказал Дауди.