Erkennung und Behandlung von Tumoren, krankhafte Blutgefäße und andere Weichteile Bedingungen konnten erheblich verbessert werden, dank einer innovativen Imaging-System entwickelt, dass sowohl Licht und Ton verwendet.
Das System verwendet extrem kurzen Pulsen von Niedrig-Energie-Laserlicht auf die Emission von Ultraschall Schallwellen aus dem Gewebe zu prüfende Fläche zu stimulieren. Diese Wellen werden dann in hochauflösenden 3D-Bilder der Gewebestruktur umgewandelt.
Diese Methode kann verwendet werden, um Krankheiten in Arten von Gewebe, die schwieriger zu Bild mit Hilfe von Techniken zur Röntgen-oder konventionellen Ultraschall beruhen zu enthüllen. Zum Beispiel ist das neue System besser auf bildgebende kleinen Blutgefäße, die nicht bei allen mit Hilfe von Ultraschall abgeholt werden kann. Dies ist bei der Erkennung von Tumoren, die durch eine erhöhte Dichte der Blutgefäße wachsen in das Gewebe charakterisiert sind wichtig.
Die Technik, die ganz sicher ist, hilft Ärzten diagnostizieren, überwachen und behandeln ein breites Spektrum von Weichteil-Bedingungen besser.
Der erste seiner Art in der Welt, hat den Prototyp-System von Medizinphysik-Experten und Bioengineering am University College London entwickelt worden, mit Mitteln aus dem Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC). Es ist bald Studien in klinische Anwendungen zu unterziehen, mit routinemässigen Einsatzes im Gesundheitswesen geplant innerhalb von ca. 5 Jahren.
Die Emission von einer akustischen Welle, wenn Materie Licht absorbiert wird als photoakustische Wirkung bekannt. Die Nutzung dieses Grundprinzip, macht das neue System Nutzung der Schwankungen in der Schallwellen, die durch verschiedene Arten von weichen menschlichem Gewebe hergestellt werden, zu identifizieren und Karte Funktionen, die anderen bildgebenden Verfahren kann nicht so gut zu unterscheiden.
Durch geeignete Wahl der Wellenlänge der Laserpulse kann das Licht kontrolliert zu durchdringen bis in Tiefen von mehreren Zentimetern werden. Die Technik hat daher großes Potenzial für die bessere Darstellung von Bedingungen, die tief in menschliches Gewebe zu gehen, wie Brust-Tumoren, und einen Beitrag zur Diagnose und Behandlung von Gefäßerkrankungen.
Der Prototyp Instrument, wurde jedoch speziell auf Bild sehr kleinen Blutgefäße (mit Durchmessern in Dutzende oder Hunderte von Mikrometern gemessen), die relativ zur Oberfläche sind in der Nähe entwickelt. Informationen über die Verteilung und Dichte dieser Mikrogefäßen erzeugt wird, kann wiederum liefern wertvolle Daten über Hauttumoren, vaskuläre Läsionen, Verbrennungen, andere Weichteilschaden, und sogar, wie gut eine Fläche von Gewebe hat die plastische Chirurgie nach einer Operation reagiert.
Der Entwicklungsprozess hat theoretische und experimentelle Untersuchungen von photoakustischen Interaktionen mit weichem Gewebe, Entwicklung von geeigneten Computer-Bild-Rekonstruktion Algorithmen und Bau eines Prototyps Imaging Instrument Einbeziehung der neuen Technik aufgenommen.
"Dieses neue System bietet die Aussicht auf einen sicheren, nicht-invasive Bildgebung von bisher unerreichter Qualität", sagt Dr. Paul Beard, der UCL Photoakustische Imaging Group führt. "Es hat auch das Potenzial, eine extrem vielseitige, relativ preiswert und sogar tragbare Imaging Option sein."
Keywords: Medizin, Technik, Physik
Hinweise für Redaktionen: Die Nanosekunden-Pulsen des Laserlichts durch das neue System verwendet werden, der Nah-Infrarot-Wellenlänge. Das Licht verursacht das Zielgewebe zu einem winzigen Temperaturanstieg und eine kleine Erweiterung, die beide zur Generation eines kleinen Ultraschall-Acoustic-Wave beitragen zu unterziehen. Ultraschall Schallwellen haben Frequenzen oberhalb von 20 Kilohertz (der normale Bereich des menschlichen Gehörs). NB. Das neue System erzeugt Wellen im Bereich von 1 bis 50 MHz.
Mit konventionellen Ultraschall, wird ein Impuls von Schall in einem Bereich des Gewebes, das ein Signal, dass hin und wider verwendet werden, um ein Bild zu konstruieren erzeugt übertragen. Doch bei der Untersuchung sehr kleinen Blutgefäßen, spiegelt die Größe der Ultraschall-Signal zurück ist sehr klein. Dies liegt daran, die mechanischen und elastischen Eigenschaften von Blutgefäßen ähnlich denen des umliegenden Gewebes sind, wodurch sie nur schwer voneinander zu unterscheiden. (Es ist die mechanische und elastische Eigenschaften, die die Ultraschall-Bildgebung ist.) Im Gegensatz dazu photoakustische Bildgebung auf einem ganz anderen Mechanismus, indem es nutzt die Absorption von Licht, um ein Signal zu generieren (insbesondere eine Schallwelle) basiert. Der Grund, dass diese Technik so gut Darstellung von Blutgefäßen in allem ist, dass das Hämoglobin im Blut absorbiert Licht sehr stark, wodurch ein großes Signal.
Das Design der aktuelle Prototyp Instrument ist für die Bildgebung in der Nähe der Oberfläche mit hoher räumlicher Auflösung optimiert *. Dies ist eine Folge der völlig neuartigen optischen Detektor, der für den Einsatz in der Prototyp-System entwickelt wurde **. Die Technik ist auch in der Lage Bildgebung tiefer (bis zu mehreren Zentimetern), wenn piezoelektrischen Detektoren statt verwendet werden. Allerdings kommt diese zu einem Preis von reduzierter räumlicher Auflösung.