Tre-dimensional ultralyd prober bygget af forskere ved Duke er Pratt School of Engineering har afbildet de bankende hjerter af hunde. Ingeniørerne sagde, at deres demonstration viste, at sonder kunne give kirurgen et bedre overblik under human endoskopiske operationer, hvor operationerne udføres gennem bittesmå "nøglehul" snit.
Hvis sonder vise sig gavnlige i forsøg på mennesker, kan forskuddet føre til mere præcise og sikrere endoskopiske operationer, sagde hertugen ingeniører. Forskerne rapporterede deres fremgang i det seneste nummer af tidsskriftet Ultrasonic Imaging, der blev udsendt i slutningen af marts 2006, men dateret juli 2005. Forskningen blev støttet af National Institutes of Health og National Science Foundation.
"Kirurger nu bruge optiske endoskoper eller to-dimensionelle ultralyd, når der udføres minimalt invasiv kirurgi," sagde ledende ingeniør Stephen Smith, professor i biomedicinsk teknik på Pratt School. Optisk endoskoper er tynde rør med et lille videokamera, at kirurger kan indsætte direkte i maven eller brystet via små snit.
"Med vores scanner, kunne lægerne se målet læsion eller en del af et organ i et real-time tre-dimensionel scanning," Smith sagde. "De ville have mulighed for at se vævet i tre på hinanden vinkelrette tværsnit skiver samtidigt eller på samme måde et kamera ville se det - bortset fra, at et kamera kan ikke se gennem blod og væv."
Teknologien er endnu ikke testet i menneskelige patienter, men dens succes hos hunde gør det klar til kliniske forsøg, ifølge forskerne.
Endoskopisk kirurgiske metoder har den fordel af reduceret postoperativ smerte og en hurtigere helbredelse. Men den to-dimensionelle ultralydsscanning nu tilgængelige tilbud kirurger kun en begrænset opfattelse, som kan hindre deres dybde perception og gøre sådanne procedurer svært at mestre.
"Vores ultralydsapparat kunne virkelig fremme brugen af minimalt invasiv kirurgi," Smith sagde. "Ved at lade kirurgerne i det væsentlige se gennem kroppen til det sted af interesse i tre dimensioner, kan scanneren foretage sådanne operationer lettere at udføre og i sidste ende mere præcis." Sådanne indgreb også kan være billigere og mindre traumatisk, da de kunne udføres på kortere tid, og i nogle tilfælde, uden brug af generel anæstesi, sagde han.
Duke udviklet den første 3D ultralyd scanner i 1987 ved scanning af hjertet fra lande uden for kroppen. Som teknologi aktiveret stadig mindre ultralyd arrays, forskerne manipuleret sonder, der kunne passe ind katetre gevind gennem blodkar til billede vaskulaturen og hjertet indefra og ud.
Den nuværende forvejen bygger på 500 små kabler og sensorer pakket ind i et rør 12 mm i diameter - den størrelse, der kræves for at passe ind kirurgiske instrumenter, kaldet trocars, at kirurger bruger til at gøre det let udveksling af laparoskopisk værktøjer. Til sammenligning bruger de fleste to-dimensionelle ultralyd sonder kun 64 kabler.