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o sistema Todo-óptico do ultra-som guardara o potencial revolucionar intervenções imagem-guiadas

Quando o ultra-som for uma das ferramentas as mais comuns da imagem lactente médica, os dispositivos eletrônicos convencionais do ultra-som tendem a ser volumosos e não podem ser usados ao mesmo tempo que algumas outras tecnologias imagiológicas. Um sistema novo do ultra-som que usasse óptico, em vez dos componentes eletrônicos, poderia melhorar o desempenho ao dar medica significativamente mais flexibilidade em como usa o ultra-som para diagnosticar e tratar problemas médicos.

No jornal óptico (OSA) da sociedade os sistemas óticos biomedicáveis expressam, pesquisadores demonstram pela primeira vez o uso de um tonalizador todo-óptico do ultra-som para a vídeo-taxa, imagem lactente do tempo real 2D do tecido biológico. A realização é uma etapa importante para a factura do ultra-som todo-óptico prático para o uso clínico rotineiro.

Porque exigem nenhum componente eletrônico na imagem lactente sonda, sistemas todo-ópticos do ultra-som poderia com segurança ser usado ao mesmo tempo que varredores (MRI) da ressonância magnética. Isto daria a doutores uma imagem mais detalhada dos tecidos em torno de uma área de interesse, tal como um tumor ou um vaso sanguíneo.

“as pontas de prova Todo-ópticas da imagem lactente do ultra-som têm o potencial revolucionar intervenções imagem-guiadas,” disse Erwin J. Alles, University College Londres, Reino Unido. “Uma falta da eletrônica e da compatibilidade resultante de MRI permitirá a orientação verdadeira da imagem do multimodality, com pontas de prova que são potencial apenas uma fracção do custo de contrapartes eletrônicas convencionais.”

Os espelhos da exploração de Lightbeam construídos no dispositivo aumentam a qualidade da imagem e tornam-na possível adquirir imagens em modos diferentes. Em um ajuste clínico, isto permitiria que os doutores firmassem ràpida entre modos em um único instrumento para serir a tarefa à mão. Adquirir tipos diferentes de imagens que usam sistemas convencionais do ultra-som exige tipicamente pontas de prova especializadas separadas.

“A flexibilidade oferecida pelos espelhos da exploração permitirá o interruptor sem emenda entre o 2D e a imagem lactente 3D, assim como umas trocas dinâmicamente ajustáveis entre a definição de imagem e a profundidade de penetração, sem a necessidade de trocar a ponta de prova da imagem lactente,” disse Alles. “Especialmente em um ajuste interventional mìnima invasor, trocar pontas de prova da imagem lactente é altamente disruptiva, estende tempos do procedimento e introduz riscos ao paciente.”

Eliminando a eletrônica

Disposições convencionais do uso dos tonalizadores do ultra-som de transdutores eletrônicos para transmitir ondas sadias de alta freqüência no tecido e para receber as reflexões. Um computador constrói então imagens do tecido.

Pelo contraste, os tonalizadores todo-ópticos do ultra-som usam a luz a transmitem e recebem ondas do ultra-som. O laser pulsado é usado para gerar ondas do ultra-som, e a exploração espelha o controle onde as ondas são transmitidas no tecido. Um sensor da fibra óptica recebe as ondas refletidas.

Os componentes eletrônicos de dispositivos convencionais do ultra-som fazem-nos difíceis miniaturizar para o uso interno, de dispositivos tão a maioria existentes do ultra-som são as grandes, pontas de prova handheld que são colocadas contra a pele. Quando algumas pontas de prova invasoras do ultra-som da alta resolução forem desenvolvidas mìnima, são demasiado caras para o uso clínico rotineiro. Os componentes ópticos são miniaturizados facilmente e as pontas de prova todo-ópticas minúsculas do ultra-som seriam provavelmente significativamente menos caras fabricar do que para comprimir sistemas eletrônicos do ultra-som, os pesquisadores dizem.

Acelerando o processamento de imagem

Para gerar imagens, um sistema todo-óptico do ultra-som deve adquirir dados dos lugar ópticos múltiplos da fonte, combina-os junto e cria-o então um visualização que reconstrua a área que é imaged.

Os pesquisadores têm demonstrado previamente usando o ultra-som todo-óptico para gerar as 2D e as imagens 3D de alta qualidade, mas adquirir as imagens tomou as horas, fazendo estes dispositivos retarda demasiado para ser usada em um ajuste clínico. A demonstração nova é a primeira a adquirir e imagens de indicador com ultra-som todo-óptico nas taxas video.

“Com a combinação de um paradigma novo da imagem lactente, de um ultra-som óptico novo que geram materiais, de umas geometria aperfeiçoadas da fonte do ultra-som e de um detector altamente sensível do ultra-som da fibra óptica, nós conseguimos as taxas de quadro da imagem que eram até três ordens de grandeza mais rapidamente do que o último modelo actual,” dissemos Alles.

Um multitool médico

Os sistemas ópticos do ultra-som são inerente mais versáteis do que suas contrapartes eletrônicas porque podem produzir o som em uma largura de faixa muito maior. Alles e colegas demonstrados como a fonte luminosa pode ser manipulada para gerar um ou outro ultra-som de baixa frequência, que conduz à maior penetração no tecido, ou ultra-som de alta freqüência, que oferece umas imagens mais de alta resolução em uma profundidade mais rasa.

A equipe testou seu sistema de protótipo pela imagem lactente um zebrafish falecido, assim como uma artéria do porco que manipulasse para emular a dinâmica do sangue de pulsação. A demonstração mostrou as capacidades da imagem lactente comparáveis a um sistema de alta freqüência eletrônico do ultra-som, com uma taxa de quadro sustentada de 15 Hertz, um alcance dinâmico de 30 decibéis, de uma profundidade de penetração de 6 milímetros e de uma definição de 75 por 100 micrômetros.

Para adaptar a tecnologia para o uso clínico, os pesquisadores estão trabalhando para desenvolver uma ponta de prova longa, flexível da imagem lactente para a operação da carta branca, assim como umas versões miniaturizadas para aplicações endoscópicas.