Dnes existuje mnoho metod a přístrojů, kterými lékaři skenují
Nejběžnější je radiografiemetoda pro analýzu stavu kostí, vnitřních orgánů a také pro diagnostiku rakoviny prsu. Když rentgenové záření prochází lidským tělem, energie z něj je absorbována různými částmi těla různou rychlostí. Detektor na opačné straně zařízení zaznamená tuto rychlost a převede data na obraz.
Části těla, kterými procházejí paprskypomalejší, například kosti, se na obrázku jeví jako bílé, zatímco ty méně husté (například vnitřní orgány) mají tmavý odstín. Během rentgenu je pacient na zlomek sekundy vystaven drobnému záření – to samo o sobě nepředstavuje zdravotní riziko. Opakovaná expozice však může vést k překročení přípustné dávky záření a v důsledku toho poškodit zdraví pacienta.
Další typ interní diagnostikyorgánů a tkání – počítačová tomografie – slouží k určení tvaru a velikosti nádorů, poškození kostí, sledování stavu cév a dalších onemocnění.
Před skenováním pacienta do žaludku krev popřdo střev se vstříkne barvivo, díky kterému je obraz kontrastnější a v důsledku toho se zlepšuje jeho kvalita. Během procedury pacient obvykle leží na zádech na plochém lůžku, které se zasouvá do prstence CT skeneru.
CT sken je bezpečný postup, ale existujepravděpodobnost alergie na barviva u pacienta. Při tomto typu vyšetření je pacient dále vystaven rentgenovým paprskům. Odhaduje se, že expozice během CT může po mnoha letech mírně zvýšit šance na rozvoj rakoviny, i když se má za to, že toto riziko je velmi malé (méně než 1 z 2 000).
Zobrazování magnetickou rezonancí (MRI)zahrnuje umístění osoby do kovového válce a využívá principu nukleární magnetické rezonance k měření rozdílu mezi excitovanými atomy vodíku v různých oblastech studované oblasti. Tento typ tomografie je nejúčinnější při vyšetření měkkých tkání, jako je mícha a mozek, a také dutých vnitřních orgánů, jako je prostata, konečník a děloha.
Základem je pozitronová emisní tomografie (PET).o radionuklidovém výzkumu tkání a orgánů a je jednou z nejčastějších metod diagnostiky různých onkologických onemocnění.
Dosud nejbezpečnější metodaskenování - ultrazvuk nebo ultrazvuk. Ultrazvukové vlny používané během zákroku nemají žádné známé vedlejší účinky – na rozdíl od CT vyšetření, MRI a rentgenových paprsků, které vystavují pacienta záření.
Ultrazvuk má však značné omezení - aby zařízení fungovalo, musí být přitisknuto na kůži pacienta, což je v některých případech nemožné, například u těžkých popálenin.
Co vědci přišli?
V článku publikovaném v časopise Light:Věda a aplikace, inženýři MIT popsali systém, který napodobuje schopnosti ultrazvukového přístroje, ale používá lasery, které mu umožňují skenovat ze vzdálenosti dvou stop od pacienta.
Na rozdíl od rentgenových paprsků lasery nenepředstavují žádné nebezpečí pro zdraví pacienta ani při opakované expozici. Lasery použité v systému mají vlnovou délku 1 550 nm – takové vlny jsou absorbovány vodou a nezpůsobují větší škody než ozařování laserovým ukazovátkem na lidskou pokožku.
Protože kůže je složena hlavně z vody,Laserové záření je absorbováno molekulami vody a vede k jejich expanzi. Tato expanze a kontrakce molekul je řízena pulzním laserovým paprskem, který vytváří stabilní vibrace - zvukové vlny, podobné vlnám, které vznikají na povrchu reproduktoru v reakci na elektrické signály. Poté se tyto zvukové vlny šíří po celém těle pacienta - stejně jako zvukové vlny z konvenčního ultrazvukového přístroje.
Nový ultrazvukový skenovací systém
V ultrazvukovém přístroji zachycuje vracející se zvukové vlny mikrofon, v novém systému jeho funkci plní přijímací laser, který slouží jako citlivý detektor pohybu.
Protože zvukové vlny interagují srůzné typy tkání, když pronikají do těla, vracejí se k normálu s různými intenzitami a frekvencemi. Zvukové vlny navíc vytvářejí vibrace na povrchu kůže, které lze detekovat a měřit. Tato měření jsou poté zpracována pomocí softwaru a algoritmů, což vede k obrazu toho, co je uvnitř těla pacienta.
Porovnání ultrazvukového obrazu (vlevo) s obrazem nového systému (vpravo)
Má nová metoda nějaké nevýhody?
Během první fáze testování výzkumnícipoužila nové nastavení ke skenování kovových předmětů umístěných v kulovité želatinové formě. Po vizualizaci dat pomocí komerční ultrazvukové sondy vědci zjistili, že dva snímky vytvořené v testech byly uklidňující podobné.
Vědci pak prohlíželi měkké tkáně zvířata dospěl k závěru, že laserový ultrazvuk dokáže rozlišit jemnější rysy než konvenční ultrazvuk: hranice mezi svaly, tukem a kostí.
Ve třetí etapě vedli výzkumníciexperimentujte na skupině dobrovolníků. Po naskenování předloktí několika zdravých lidí dospěli autoři vývoje k závěru, že systém dobře určuje hranice tuku, svalů a tkání. Byly jasně viditelné a srovnatelné s obrázky získanými pomocí komerčních kontaktních ultrazvukových senzorů.
Vědci také zjistili řadu nedostatkůprovoz systému. Za prvé, stejně jako u klasického ultrazvuku, jsou lasery schopny proniknout do těla pacienta do hloubky pouhých 6 cm pod povrch kůže – přesněji řečeno, lékaři nevidí vnitřní orgány a kosti umístěné ve větší hloubce.
Za druhé, přesnost obrazu, kterou lasery umožňují, je stále nižší než přesnost ultrazvuku. Rozlišení obrazu stále nestačí k detekci nemocí s pravděpodobností blízkou 90%.
Obrázky z nového ultrazvukového skenovacího systému
Nyní vědci pracují na rozšíření možností systému, včetně zvýšení rozlišení snímků pořízených s jeho pomocí.
Dalším krokem je zmenšení velikosti zařízení aučinit skenování i zpracování obrazu přenosným. Podle vědců jde o obzvláště důležitý krok - vzdálené skenování těla umožní provedení postupu bez účasti vysoce kvalifikovaného specialisty. Jinými slovy, pacienti budou moci postup provádět sami doma.
Co je špatného na vývoji?
Kupodivu, absence vůbecnegativním účinkem na zdraví pacienta může být problém nové metody skenování. Na rozdíl od rentgenového vyšetření, jehož chování lze určit mírným nárůstem záření pozadí osoby, vzdálený ultrazvuk nezanechává žádné stopy. To vám umožní získat údaje o lidském zdraví bez jeho vědomí - jednoduše naskenováním ze vzdálenosti půl metru. Samotný muž s největší pravděpodobností nikdy nebude vědět.
Tento předpoklad zní jako sci-fi,pokud se však vědcům podaří vytvořit přenosné zařízení pro vzdálené skenování, může se stát skutečností. Údaje o lidském zdraví mohou hypoteticky zajímat banky a pojišťovny, jakož i společnosti, které školí umělou inteligenci nebo shromažďují soubory dat.