Heutzutage gibt es viele Methoden und Geräte, die Ärzte zum Scannen verwenden
Am häufigsten kommt die Radiographie voreine Methode zur Analyse des Zustands von Knochen und inneren Organen sowie zur Diagnose von Brustkrebs. Wenn Röntgenstrahlen den menschlichen Körper durchdringen, wird die von ihnen erzeugte Energie von verschiedenen Körperteilen unterschiedlich schnell absorbiert. Ein Detektor auf der gegenüberliegenden Seite des Geräts erfasst diese Geschwindigkeit und wandelt die Daten in ein Bild um.
Körperteile, durch die Strahlen dringenLangsamere, zum Beispiel Knochen, erscheinen im Bild weiß, während weniger dichte (zum Beispiel innere Organe) einen dunklen Farbton haben. Bei einer Röntgenaufnahme ist der Patient für den Bruchteil einer Sekunde einer geringen Strahlenbelastung ausgesetzt – dies stellt an sich keine Gefahr für die Gesundheit dar. Bei wiederholter Exposition kann es jedoch zu einer Überschreitung der zulässigen Strahlendosis und damit zu gesundheitlichen Schäden für den Patienten kommen.
Eine andere Art der internen DiagnoseOrgane und Gewebe – Computertomographie – wird zur Bestimmung der Form und Größe von Tumoren, Knochenschäden, zur Überwachung des Zustands von Blutgefäßen und anderen Krankheiten eingesetzt.
Vor dem Scannen des Patienten in den Magen, Blut oderDabei wird ein Farbstoff in den Darm injiziert, der das Bild kontrastreicher macht und dadurch seine Qualität verbessert. Während des Eingriffs liegt der Patient normalerweise auf dem Rücken auf einer flachen Liege, die in den Ring des CT-Scanners gleitet.
CT-Scan ist ein sicheres Verfahren, aber es gibtdie Wahrscheinlichkeit einer Farbstoffallergie beim Patienten. Zusätzlich wird der Patient bei dieser Art der Untersuchung Röntgenstrahlen ausgesetzt. Es wird geschätzt, dass die Exposition während der CT die Wahrscheinlichkeit einer Krebsentstehung nach vielen Jahren geringfügig erhöhen kann, obwohl angenommen wird, dass dieses Risiko sehr gering ist (weniger als 1 von 2.000).
Magnetresonanztomographie (MRT)Dabei wird eine Person in einen Metallzylinder eingesetzt und das Prinzip der Kernspinresonanz genutzt, um den Unterschied zwischen angeregten Wasserstoffatomen in verschiedenen Bereichen des untersuchten Gebiets zu messen. Diese Art der Tomographie ist am effektivsten bei der Untersuchung von Weichteilen wie dem Rückenmark und dem Gehirn sowie hohlen inneren Organen wie der Prostata, dem Mastdarm und der Gebärmutter.
Grundlage ist die Positronen-Emissions-Tomographie (PET).zur Radionuklidforschung von Geweben und Organen und ist eine der gebräuchlichsten Methoden zur Diagnose verschiedener onkologischer Erkrankungen.
Die bisher sicherste MethodeScannen - Ultraschall oder Ultraschall. Die bei dem Eingriff verwendeten Ultraschallwellen haben keine bekannten Nebenwirkungen – im Gegensatz zu CT-Scans, MRTs und Röntgenaufnahmen, bei denen der Patient einer Strahlung ausgesetzt wird.
Ultraschall weist jedoch eine erhebliche Einschränkung auf: Damit das Gerät funktioniert, muss es gegen die Haut des Patienten gedrückt werden, was in manchen Fällen, beispielsweise bei schweren Verbrennungen, nicht möglich ist.
Was haben sich Wissenschaftler ausgedacht?
In einem im Light-Magazin veröffentlichten Artikel:Wissenschaft und Anwendungen, MIT-Ingenieure beschrieben ein System, das die Fähigkeiten eines Ultraschallgeräts nachahmt, aber Laser verwendet, die es ihm ermöglichen, aus einer Entfernung von 60 cm vom Patienten zu scannen.
Im Gegensatz zu Röntgenstrahlen ist dies bei Lasern nicht der Fallstellen auch bei wiederholter Einwirkung keine Gefahr für die Gesundheit des Patienten dar. Die im System verwendeten Laser haben eine Wellenlänge von 1.550 nm – diese Wellen werden vom Wasser absorbiert und verursachen nicht mehr Schaden, als wenn ein Laserpointer auf die menschliche Haut strahlt.
Da die Haut hauptsächlich aus Wasser besteht,Laserstrahlung wird von Wassermolekülen absorbiert und führt zu deren Ausdehnung. Diese Expansion und Kontraktion von Molekülen wird durch einen gepulsten Laserstrahl gesteuert, der stabile Schwingungen erzeugt - Schallwellen, ähnlich denen, die auf der Oberfläche eines Lautsprechers als Reaktion auf elektrische Signale auftreten. Diese Schallwellen breiten sich dann im gesamten Körper des Patienten aus - genau wie die Schallwellen eines herkömmlichen Ultraschallgeräts.
Neues Ultraschall-Scan-System
Bei einem Ultraschallgerät werden die zurückkommenden Schallwellen von einem Mikrofon erfasst, im neuen System übernimmt dessen Funktion ein Empfangslaser, der als empfindlicher Bewegungsmelder dient.
Weil Schallwellen mit interagierenWenn verschiedene Gewebetypen in den Körper eindringen, kehren sie mit unterschiedlichen Intensitäten und Frequenzen zur Normalität zurück. Darüber hinaus erzeugen Schallwellen Vibrationen auf der Hautoberfläche, die erfasst und gemessen werden können. Diese Messungen werden dann mithilfe von Software und Algorithmen verarbeitet, wodurch ein Bild davon entsteht, was sich im Körper des Patienten befindet.
Vergleich eines Ultraschallbildes (links) mit einem neuen Systembild (rechts)
Hat die neue Methode irgendwelche Nachteile?
Während der ersten Testphase haben Forscherverwendeten einen neuen Aufbau, um Metallobjekte zu scannen, die in einer kugelförmigen Gelatineform platziert waren. Nach der Visualisierung der Daten mit einer handelsüblichen Ultraschallsonde stellten die Wissenschaftler fest, dass die beiden bei den Tests erzeugten Bilder beruhigend ähnlich waren.
Dann scannten Wissenschaftler die Weichteile von Tierenund kam zu dem Schluss, dass Laserultraschall subtilere Merkmale als herkömmlicher Ultraschall unterscheiden kann: die Grenze zwischen Muskeln, Fett und Knochen.
In der dritten Phase führten die Forscher durchExperimentieren Sie mit einer Gruppe von Freiwilligen. Nachdem die Autoren der Entwicklung die Unterarme mehrerer gesunder Menschen gescannt hatten, kamen sie zu dem Schluss, dass das System die Grenzen von Fett, Muskeln und Geweben gut bestimmt. Sie waren deutlich sichtbar und vergleichbar mit Bildern, die mit handelsüblichen Kontaktultraschallsensoren aufgenommen wurden.
Die Forscher fanden auch eine Reihe von MängelnBetrieb des Systems. Erstens sind Laser wie beim herkömmlichen Ultraschall in der Lage, bis zu einer Tiefe von nur 6 cm unter der Hautoberfläche in den Körper des Patienten einzudringen – genauer gesagt, innere Organe und Knochen, die sich in größeren Tiefen befinden, können Ärzte nicht sehen.
Zweitens ist die Bildgenauigkeit, die Laser zulassen, immer noch geringer als die von Ultraschall. Die Bildauflösung reicht immer noch nicht aus, um Krankheiten mit einer Wahrscheinlichkeit von nahezu 90% zu erkennen.
Bilder aus dem neuen Ultraschall-Scan-System
Jetzt arbeiten Wissenschaftler daran, die Fähigkeiten des Systems zu erweitern, einschließlich der Erhöhung der Auflösung der mit seiner Hilfe aufgenommenen Bilder.
Der nächste Schritt ist die Reduzierung der Größe der Geräte undMachen Sie sowohl das Scannen als auch die Bildverarbeitung tragbar. Laut Wissenschaftlern ist dies ein besonders wichtiger Schritt: Durch Fernfernscannen des Körpers können Sie den Eingriff ohne Beteiligung eines hochqualifizierten Spezialisten durchführen. Mit anderen Worten, die Patienten können den Eingriff zu Hause selbst durchführen.
Was ist los mit der Entwicklung?
Seltsamerweise das Fehlen von irgendwelchenEin negativer Effekt auf die Gesundheit des Patienten kann das Problem einer neuen Scanmethode sein. Im Gegensatz zur Röntgenuntersuchung, deren Verhalten durch einen leichten Anstieg der Hintergrundstrahlung einer Person bestimmt werden kann, hinterlässt die Ultraschallfernuntersuchung keine Spuren. Auf diese Weise können Sie ohne sein Wissen Daten zur menschlichen Gesundheit abrufen - einfach durch Scannen aus einer Entfernung von einem halben Meter. Der Mann selbst wird es höchstwahrscheinlich nie erfahren.
Diese Annahme klingt nach Science Fiction,Wenn es Wissenschaftlern jedoch gelingt, ein tragbares Gerät für das Remote-Scannen zu entwickeln, kann dies Realität werden. Daten zur menschlichen Gesundheit können hypothetisch für Banken und Versicherungsunternehmen sowie für Unternehmen von Interesse sein, die künstliche Intelligenz trainieren oder Datensätze sammeln.