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le système Tout-optique d'ultrason retient le potentiel de révolutionner des interventions image-guidées

Tandis que l'ultrason est l'un des outils d'imagerie médicale les plus courants, les dispositifs électroniques conventionnels d'ultrason tendent à être encombrants et ne peuvent pas être employés en même temps que quelques autres technologies de l'image. Un système neuf d'ultrason qui emploie optique, au lieu des composantes électroniques, pourrait améliorer le rendement tout en donnant soigne sensiblement plus de souplesse dans la façon dont elles emploient l'ultrason pour diagnostiquer et traiter des problèmes médicaux.

En tourillon optique (OSA) de société les blocs optiques biomédicaux expriment, des chercheurs expliquent pour la première fois l'utilisation d'une encre en poudre tout-optique d'ultrason pour le vidéo-rate, représentation de temps réel la 2D du tissu biologique. L'accomplissement est une étape importante vers rendre l'ultrason tout-optique pratique pour l'utilisation clinique courante.

Puisqu'ils exigent composante électronique dans la représentation ne sonde pas, les systèmes tout-optiques d'ultrason pourrait être en toute sécurité employée en même temps que des balayeurs (MRI) d'imagerie par résonance magnétique. Ceci donnerait à des médecins une image plus complète des tissus autour d'un centre d'intérêt, tel qu'une tumeur ou un vaisseau sanguin.

« les sondes Tout-optiques de représentation d'ultrason ont le potentiel de révolutionner des interventions image-guidées, » a dit Erwin J. Alles, centre d'enseignement supérieur Londres, Royaume-Uni. « Un manque de l'électronique et de la compatibilité donnante droit d'IRM tiendra compte du véritable guidage d'image de multimodality, avec les sondes qui sont potentiellement juste une fraction du prix d'homologues électroniques conventionnelles. »

Les miroirs de lecture de Lightbeam établis dans le dispositif augmentent la qualité des images et permettent pour acquérir des images dans différents modes. Dans un réglage clinique, ceci permettrait à des médecins d'alterner rapidement les modes sur un instrument unique pour adapter à la tâche actuelle. Acquérir différents types d'images utilisant les systèmes conventionnels d'ultrason exige type les sondes spécialisées indépendantes.

« La souplesse offerte par les miroirs de lecture tiendra compte de la commutation sans joint entre la 2D et la représentation 3D, ainsi qu'un compromis dynamiquement réglable entre la définition d'image et la profondeur de pénétration, sans nécessité d'échanger la sonde de représentation, » a dit Alles. « Particulièrement dans un réglage interventionnel d'une façon minimum invasif, échanger des sondes de représentation est hautement disruptif, étend des temps de procédure et introduit des risques au patient. »

Élimination de l'électronique

Choix conventionnels d'utilisation d'encres en poudre d'ultrason de transducteurs électroniques pour transmettre des ondes de son de haute fréquence dans le tissu et pour recevoir les réflexions. Un ordinateur construit alors des images avec du tissu.

En revanche, les encres en poudre tout-optiques d'ultrason emploient la lumière à transmettent et reçoivent des ondes d'ultrason. La lumière laser pulsée est employée pour produire des ondes d'ultrason, et la lecture reflète le contrôle où les ondes sont transmises dans le tissu. Un détecteur de fibre optique reçoit les ondes réfléchies.

Les composantes électroniques des dispositifs conventionnels d'ultrason les rendent difficiles à miniaturiser pour l'usage interne, dispositifs tellement la plupart des existants d'ultrason sont de grandes, tenues dans la main sondes qui sont mises contre la peau. Tandis que quelques sondes invasives d'ultrason de haute définition d'une façon minimum ont été développées, elles sont trop chères pour l'utilisation clinique courante. Des composantes optiques sont facilement miniaturisées et les sondes tout-optiques minuscules d'ultrason seraient vraisemblablement sensiblement moins chères de fabriquer que rendre les systèmes électroniques d'ultrason, les chercheurs compacts disent.

Accélération à traitement d'images

Pour produire des images, un système tout-optique d'ultrason doit acquérir des caractéristiques d'emplacement optique multiple de source, les combine ensemble et produit alors une visualisation qui reconstruit l'endroit étant imagé.

Les chercheurs ont précédemment expliqué utilisant l'ultrason tout-optique pour produire de la 2D et des images 3D de haute qualité, mais acquérir les images a pris des heures, effectuant ces dispositifs ralentissent aussi pour être employés dans un réglage clinique. La démonstration neuve est la première à acquérir et des images d'étalage avec l'ultrason tout-optique aux régimes visuels.

« Par la combinaison d'un paradigme neuf de représentation, d'un ultrason optique neuf produisant des matériaux, des géométries optimisées de source d'ultrason et d'un détecteur fibreoptique extrêmement sensible d'ultrason, nous avons réalisé les débits d'images d'image qui étaient jusqu'à trois ordres de grandeur plus rapidement que la situation actuelle actuelle, » avons dit Alles.

Un multitool médical

Les systèmes optiques d'ultrason sont par nature plus polyvalents que leurs homologues électroniques parce qu'ils peuvent produire le son à une largeur de bande beaucoup plus grande. Alles et collègues expliqués comment la source lumineuse peut être manipulée pour produire de l'un ou l'autre d'ultrason basse fréquence, qui a comme conséquence une pénétration plus grande dans le tissu, ou ultrason à haute fréquence, qui offre des images plus de haute résolution à une profondeur.

L'équipe a vérifié leur système de prototype par la représentation un zebrafish décédé, ainsi qu'une artère de porc qu'elles ont manipulé pour émuler la dynamique du sang palpitant. La démonstration a montré des capacités de représentation comparables à un système à haute fréquence électronique d'ultrason, avec un débit d'images supporté de 15 hertz, d'une dynamique de 30 décibels, d'une profondeur de pénétration de 6 mm et d'une définition de 75 par 100 micromètres.

Pour adapter la technologie pour l'utilisation clinique, les chercheurs travaillent pour développer une longue, flexible sonde de représentation pour le fonctionnement à main levée, ainsi que des versions miniaturisées pour des applications endoscopiques.