Днес има много методи и устройства, които лекарите използватЗа сканиране
Рентгенографията е най-често срещанатаметод за анализ на състоянието на костите, вътрешните органи, както и за диагностициране на рак на гърдата. Когато рентгеновите лъчи преминават през човешкото тяло, енергията от тях се абсорбира от различни части на тялото с различна скорост. Детектор от противоположната страна на устройството записва тази скорост и превръща данните в изображение.
Части от тялото, през които преминават лъчитепо-бавните, например костите, изглеждат бели на изображението, докато по-малко плътните (например вътрешните органи) имат тъмен нюанс. По време на рентгенова снимка пациентът е изложен на незначителна радиация за част от секундата - това само по себе си не представлява опасност за здравето. Повтарящото се излагане обаче може да доведе до превишаване на допустимата доза радиация и в резултат на това да причини увреждане на здравето на пациента.
Друг вид вътрешна диагностикаоргани и тъкани - компютърна томография - използва се за определяне на формата и размера на тумори, увреждане на костите, проследяване на състоянието на кръвоносните съдове и други заболявания.
Преди сканиране на пациента в стомаха, кръвта илив червата се инжектира багрило, което прави картината по-контрастна и в резултат на това подобрява нейното качество. По време на процедурата пациентът обикновено лежи по гръб върху плоско легло, което се плъзга вътре в пръстена на компютърния томограф.
CT сканирането е безопасна процедура, но имавероятността от алергия към багрила при пациента. Освен това при този вид преглед пациентът е изложен на рентгенови лъчи. Изчислено е, че експозицията по време на КТ може леко да увеличи шансовете за развитие на рак след много години, въпреки че се смята, че този риск е много малък (по-малко от 1 на 2000).
Магнитен резонанс (MRI)включва поставяне на човек вътре в метален цилиндър и използва принципа на ядрено-магнитния резонанс за измерване на разликата между възбудени водородни атоми в различни области на изследваната област. Този вид томография е най-ефективен при изследване на меки тъкани - например гръбначен и главен мозък, както и кухи вътрешни органи като простатна жлеза, ректум, матка.
Позитронно-емисионната томография (PET) се базираза радионуклидно изследване на тъкани и органи и е един от най-разпространените методи за диагностика на различни онкологични заболявания.
Най-безопасният метод до моментасканиране - ултразвук или ултразвук. Ултразвуковите вълни, използвани по време на процедурата, нямат известни странични ефекти - за разлика от компютърната томография, ЯМР и рентгеновите лъчи, които излагат пациента на радиация.
Ултразвукът обаче има значително ограничение - за да работи устройството, то трябва да бъде притиснато към кожата на пациента, което в някои случаи е невъзможно, например при тежки изгаряния.
Какво измислиха учените?
В статия, публикувана в списание Light:Наука и приложения, инженерите на MIT описаха система, която имитира възможностите на ултразвукова машина, но използва лазери, които й позволяват да сканира от два фута разстояние от пациента.
За разлика от рентгеновите лъчи, лазерите не го правятне представляват опасност за здравето на пациента дори при многократно излагане. Лазерите, използвани в системата, имат дължина на вълната 1550 nm - такива вълни се абсорбират от водата и не причиняват повече щети от осветяването на лазерна показалка върху човешката кожа.
Тъй като кожата е съставена главно от вода,Лазерното лъчение се абсорбира от водни молекули и води до тяхното разширяване. Това разширение и свиване на молекулите се контролира от импулсен лазерен лъч, който създава стабилни вибрации - звукови вълни, подобни на тези, които възникват на повърхността на високоговорителя в отговор на електрически сигнали. След това тези звукови вълни се разпространяват по цялото тяло на пациента - точно като звуковите вълни от конвенционална ултразвукова машина.
Нова система за ултразвуково сканиране
В ултразвуковия апарат връщащите се звукови вълни се улавят от микрофон, а в новата система неговата функция се изпълнява от приемащ лазер, който служи като чувствителен детектор на движение.
Тъй като звуковите вълни взаимодействат сразлични видове тъкани, тъй като проникват в тялото, те се връщат в нормално състояние с различна интензивност и честота. Освен това звуковите вълни създават вибрации на повърхността на кожата, които могат да бъдат открити и измерени. След това тези измервания се обработват с помощта на софтуер и алгоритми, което води до изображение на това, което е вътре в тялото на пациента.
Сравнение на ултразвуковото изображение (вляво) с изображението на новата система (вдясно)
Новият метод има ли недостатъци?
По време на първия етап от тестването изследователитеизползва нова настройка за сканиране на метални предмети, поставени в сферична желатинова форма. След визуализиране на данните с помощта на търговска ултразвукова сонда, учените установиха, че двете изображения, получени при тестовете, са успокояващо сходни.
Тогава учените сканираха меките тъкани на животнии стигна до извода, че лазерният ултразвук може да различи по-фините характеристики от конвенционалния ултразвук: границата между мускулите, мазнините и костите.
На третия етап изследователите проведохаекспериментирайте върху група доброволци. Сканирайки предмишниците на няколко здрави хора, авторите на разработката стигнаха до извода, че системата добре определя границите на мазнините, мускулите и тъканите. Те бяха ясно видими и сравними с изображения, получени с помощта на търговски контактни ултразвукови сензори.
Изследователите откриха и редица недостатъци вработа на системата. Първо, както при традиционния ултразвук, лазерите са в състояние да проникнат в тялото на пациента на дълбочина само 6 см под повърхността на кожата – по-точно лекарите не могат да видят вътрешни органи и кости, разположени на по-голяма дълбочина.
Второ, точността на изображението, която позволяват лазерите, все още е по-ниска от тази на ултразвука. Разделителната способност на изображението все още не е достатъчна за откриване на заболявания с вероятност близка до 90%.
Изображения от новата система за ултразвуково сканиране
Сега учените работят за разширяване на възможностите на системата, включително увеличаване на разделителната способност на изображенията, направени с нейна помощ.
Следващата стъпка е да намалите размера на оборудването инаправи сканирането и обработката на изображения преносими. Според учените това е особено важна стъпка - дистанционното сканиране на тялото ще ви позволи да извършите процедурата без участието на висококвалифициран специалист. С други думи, пациентите ще могат да извършват процедурата самостоятелно у дома.
Какво не е наред с развитието?
Колкото и да е странно, липсата на такаванегативен ефект върху здравето на пациента може да бъде проблемът с нов метод на сканиране. За разлика от рентгеновото изследване, провеждането на което може да се определи чрез леко увеличение на фоновото лъчение на човек, дистанционното ултразвуково изследване не оставя следи. Това ще ви позволи да получите данни за здравето на човека без неговото знание - просто като го сканирате от разстояние от половин метър. Самият човек, най-вероятно, никога няма да разбере.
Това предположение звучи като научна фантастика,обаче, ако учените успеят да създадат преносимо устройство за отдалечено сканиране, това може да стане реалност. Данните за човешкото здраве могат хипотетично да представляват интерес за банките и застрахователните компании, както и за компаниите, които обучават изкуствен интелект или събират набори от данни.