Deteksi dan pengobatan tumor, pembuluh darah yang berpenyakit dan kondisi lembut-jaringan lain dapat secara signifikan ditingkatkan, berkat inovatif sistem pencitraan sedang dikembangkan yang menggunakan cahaya dan suara.
Sistem menggunakan kacang-kacangan sangat pendek dari cahaya rendah energi laser untuk merangsang emisi ultrasonik gelombang akustik dari wilayah jaringan yang sedang diperiksa. Gelombang ini kemudian diubah menjadi resolusi tinggi gambar 3D jaringan struktur.
Metode ini dapat digunakan untuk mengungkapkan penyakit dalam jenis jaringan yang lebih sulit untuk gambar menggunakan teknik yang didasarkan pada x-ray atau USG konvensional. Sebagai contoh, sistem baru lebih baik pada pencitraan pembuluh darah kecil, yang mungkin tidak dijemput sekali menggunakan USG. Hal ini penting dalam deteksi tumor, yang dicirikan oleh meningkat kepadatan pembuluh darah yang tumbuh ke dalam jaringan.
Teknik, yang benar-benar aman, akan membantu dokter mendiagnosa, memantau dan mengobati berbagai kondisi lembut-jaringan lebih efektif.
Pertama dari jenisnya di dunia, sistem prototipe telah dikembangkan oleh medical physics dan Bioteknologi ahli di University College London, dengan dana dari Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC). Mereka akan segera menjalani percobaan klinis aplikasi, penggunaan rutin di sektor kesehatan yang dipertimbangkan dalam waktu sekitar 5 tahun.
Emisi gelombang akustik ketika masalah menyerap cahaya dikenal sebagai efek photoacoustic. Memanfaatkan prinsip dasar ini, membuat sistem baru menggunakan variasi dalam gelombang suara yang dihasilkan oleh berbagai jenis jaringan lunak manusia untuk mengidentifikasi dan peta fitur bahwa metode pencitraan lain tidak membedakan begitu baik.
Oleh sesuai pilihan panjang gelombang pulsa laser, cahaya dapat dikontrol untuk menembus hingga kedalaman beberapa sentimeter. Teknik karena itu memiliki potensi penting untuk lebih baik imaging kondisi yang pergi jauh ke dalam jaringan manusia, seperti tumor payudara, dan untuk memberikan kontribusi untuk diagnosis dan pengobatan penyakit vaskular.
Instrumen prototipe, namun, telah dirancang khusus untuk gambar sangat kecil pembuluh darah (dengan diameter yang diukur dalam puluhan atau ratusan mikron) yang relatif dekat dengan permukaan. Informasi yang dihasilkan tentang distribusi dan kepadatan microvessels ini pada gilirannya dapat memberikan data yang berharga tentang tumor kulit, lesi vaskular, luka bakar, kerusakan jaringan lunak lainnya, dan bahkan seberapa baik daerah jaringan telah menanggapi operasi plastik operasi.
Proses pembangunan termasuk penyelidikan secara teori dan eksperimen photoacoustic interaksi dengan jaringan lunak, pengembangan algoritma rekonstruksi gambar komputer yang sesuai, dan pembangunan alat pencitraan prototipe yang menggabungkan teknik baru.
"Sistem baru ini menawarkan prospek aman, non-invasif pencitraan medis berkualitas yang belum pernah terjadi sebelumnya," kata Dr Paulus Beard yang memimpin UCL's Photoacoustic pencitraan Group. "Ini juga memiliki potensi untuk menjadi sangat serbaguna, relatif murah dan bahkan portabel imaging pilihan."
Keywords: Medis, teknologi, fisika
Catatan untuk editor: pulsa nanosecond cahaya laser yang digunakan oleh sistem baru adalah panjang gelombang dekat-inframerah. Lampu menyebabkan jaringan target untuk menjalani peningkatan kecil suhu dan ekspansi yang kecil, keduanya berkontribusi generasi gelombang akustik ultrasonik kecil. Gelombang akustik ultrasonik memiliki frekuensi di atas 20 kilohertz (mulai normal manusia). NB. Sistem baru menghasilkan gelombang dalam kisaran 1-50 MHz.
Dengan konvensional USG, pulsa suara ditransmisikan ke daerah jaringan, yang menghasilkan sinyal yang dipantulkan kembali dan digunakan untuk membangun sebuah gambar. Namun, ketika memeriksa pembuluh darah yang sangat kecil, ukuran sinyal USG dipantulkan kembali sangat kecil. Hal ini karena sifat-sifat mekanik dan elastis pembuluh darah mirip dengan jaringan yang mengelilinginya, yang membuat mereka sulit untuk membedakan dari satu sama lain. (Itu adalah sifat mekanik dan elastis yang USG imaging.) Sebaliknya, photoacoustic pencitraan didasarkan pada mekanisme yang sangat berbeda, dalam bahwa menggunakan penyerapan cahaya untuk menghasilkan sinyal (secara khusus, gelombang suara). Alasan bahwa teknik ini begitu baik di imaging pembuluh darah secara khusus adalah bahwa hemoglobin dalam darah menyerap light sangat kuat, menghasilkan sinyal besar.
Desain saat ini prototipe instrumen dioptimalkan untuk pencitraan dekat dengan permukaan dengan tinggi spasial resolusi *. Ini adalah konsekuensi dari jenis yang sama sekali baru optik detektor yang telah dikembangkan untuk digunakan dalam sistem prototipe **. Teknik ini juga mampu pencitraan lebih (hingga beberapa sentimeter) jika piezoelektrik detektor digunakan. Namun, ini datang pada biaya dikurangi resolusi spasial.