Σήμερα, υπάρχουν πολλές μέθοδοι και συσκευές που χρησιμοποιούν οι γιατροί για τη σάρωση
Η ακτινογραφία είναι η πιο κοινήμια μέθοδος για την ανάλυση της κατάστασης των οστών, των εσωτερικών οργάνων, καθώς και για τη διάγνωση του καρκίνου του μαστού. Όταν οι ακτίνες Χ περνούν από το ανθρώπινο σώμα, η ενέργεια από αυτές απορροφάται από διαφορετικά μέρη του σώματος με διαφορετικούς ρυθμούς. Ένας ανιχνευτής στην αντίθετη πλευρά της συσκευής καταγράφει αυτή την ταχύτητα και μετατρέπει τα δεδομένα σε εικόνα.
Μέρη του σώματος από τα οποία περνούν οι ακτίνεςΤα πιο αργά, για παράδειγμα τα οστά, εμφανίζονται λευκά στην εικόνα, ενώ τα λιγότερο πυκνά (για παράδειγμα, τα εσωτερικά όργανα) έχουν σκούρα απόχρωση. Κατά τη διάρκεια μιας ακτινογραφίας, ο ασθενής εκτίθεται σε μικρή ακτινοβολία για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου - αυτό από μόνο του δεν αποτελεί κίνδυνο για την υγεία. Ωστόσο, η επανειλημμένη έκθεση μπορεί να οδηγήσει σε υπέρβαση της επιτρεπόμενης δόσης ακτινοβολίας και, ως εκ τούτου, να βλάψει την υγεία του ασθενούς.
Ένας άλλος τύπος εσωτερικού διαγνωστικού ελέγχουόργανα και ιστοί - αξονική τομογραφία - χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του σχήματος και του μεγέθους των όγκων, της βλάβης των οστών, για την παρακολούθηση της κατάστασης των αιμοφόρων αγγείων και άλλων ασθενειών.
Πριν από τη σάρωση του ασθενούς στο στομάχι, το αίμα ήμια χρωστική ουσία εγχέεται στα έντερα, η οποία κάνει την εικόνα πιο αντίθετη και, ως αποτέλεσμα, βελτιώνει την ποιότητά της. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, ο ασθενής συνήθως ξαπλώνει ανάσκελα σε ένα επίπεδο κρεβάτι που γλιστράει μέσα στο δακτύλιο του αξονικού τομογράφου.
Η αξονική τομογραφία είναι μια ασφαλής διαδικασία, αλλά υπάρχειτην πιθανότητα αλλεργίας της βαφής στον ασθενή. Επιπλέον, σε αυτόν τον τύπο εξέτασης, ο ασθενής εκτίθεται σε ακτίνες Χ. Εκτιμάται ότι η έκθεση κατά τη διάρκεια της CT μπορεί να αυξήσει ελαφρώς τις πιθανότητες εμφάνισης καρκίνου μετά από πολλά χρόνια, αν και πιστεύεται ότι αυτός ο κίνδυνος είναι πολύ μικρός (λιγότερος από 1 στους 2.000).
Απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (MRI)περιλαμβάνει την τοποθέτηση ενός ατόμου μέσα σε έναν μεταλλικό κύλινδρο και χρησιμοποιεί την αρχή του πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού για να μετρήσει τη διαφορά μεταξύ διεγερμένων ατόμων υδρογόνου σε διαφορετικές περιοχές της περιοχής που μελετάται. Αυτός ο τύπος τομογραφίας είναι πιο αποτελεσματικός κατά την εξέταση μαλακών ιστών, όπως ο νωτιαίος μυελός και ο εγκέφαλος, καθώς και τα κοίλα εσωτερικά όργανα, όπως ο αδένας του προστάτη, το ορθό και η μήτρα.
Η τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (PET) βασίζεταισχετικά με την έρευνα ραδιονουκλεϊδίων ιστών και οργάνων και αποτελεί μια από τις πιο κοινές μεθόδους για τη διάγνωση διαφόρων ογκολογικών παθήσεων.
Η ασφαλέστερη μέθοδος μέχρι σήμερασάρωση - υπερηχογράφημα, ή υπερηχογράφημα. Τα υπερηχητικά κύματα που χρησιμοποιούνται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας δεν έχουν γνωστές παρενέργειες - σε αντίθεση με τις αξονικές τομογραφίες, τις μαγνητικές τομογραφίες και τις ακτίνες Χ, οι οποίες εκθέτουν τον ασθενή σε ακτινοβολία.
Ωστόσο, ο υπέρηχος έχει έναν σημαντικό περιορισμό - για να λειτουργήσει η συσκευή, πρέπει να πιεστεί στο δέρμα του ασθενούς, κάτι που είναι αδύνατο σε ορισμένες περιπτώσεις, για παράδειγμα, με σοβαρά εγκαύματα.
Τι έκαναν οι επιστήμονες;
Σε άρθρο που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Light:Επιστήμη και Εφαρμογές, οι μηχανικοί του MIT περιέγραψαν ένα σύστημα που μιμείται τις δυνατότητες ενός μηχανήματος υπερήχων, αλλά χρησιμοποιεί λέιζερ που του επιτρέπουν να σαρώνει από απόσταση μισού μέτρου από τον ασθενή.
Σε αντίθεση με τις ακτίνες Χ, τα λέιζερ δεν το κάνουνδεν αποτελούν κίνδυνο για την υγεία του ασθενούς ακόμη και με επανειλημμένη έκθεση. Τα λέιζερ που χρησιμοποιούνται στο σύστημα έχουν μήκος κύματος 1.550 nm - τέτοια κύματα απορροφώνται από το νερό και δεν προκαλούν περισσότερη ζημιά από το να λάμπουν ένα δείκτη λέιζερ στο ανθρώπινο δέρμα.
Δεδομένου ότι το δέρμα αποτελείται κυρίως από νερό,Η ακτινοβολία λέιζερ απορροφάται από τα μόρια του νερού και οδηγεί στην επέκτασή τους. Αυτή η επέκταση και συστολή των μορίων ελέγχεται από μια παλμική ακτίνα λέιζερ, η οποία δημιουργεί σταθερούς κραδασμούς - ηχητικά κύματα, παρόμοια με εκείνα που προκύπτουν στην επιφάνεια ενός ηχείου σε απόκριση σε ηλεκτρικά σήματα. Στη συνέχεια, αυτά τα ηχητικά κύματα διαδίδονται σε ολόκληρο το σώμα του ασθενούς - όπως και τα ηχητικά κύματα από μια συμβατική μηχανή υπερήχων.
Νέο σύστημα σάρωσης υπερήχων
Σε ένα μηχάνημα υπερήχων, τα επιστρεφόμενα ηχητικά κύματα συλλαμβάνονται από ένα μικρόφωνο στο νέο σύστημα, η λειτουργία του εκτελείται από ένα λέιζερ λήψης, το οποίο χρησιμεύει ως ευαίσθητος ανιχνευτής κίνησης.
Επειδή τα ηχητικά κύματα αλληλεπιδρούν μεδιαφορετικούς τύπους ιστών καθώς διεισδύουν στο σώμα, επιστρέφουν στο φυσιολογικό με διαφορετικές εντάσεις και συχνότητες. Επιπλέον, τα ηχητικά κύματα δημιουργούν δονήσεις στην επιφάνεια του δέρματος που μπορούν να εντοπιστούν και να μετρηθούν. Αυτές οι μετρήσεις επεξεργάζονται έπειτα χρησιμοποιώντας λογισμικό και αλγόριθμους, με αποτέλεσμα μια εικόνα του τι είναι μέσα στο σώμα του ασθενούς.
Σύγκριση της εικόνας υπερήχων (αριστερά) με την εικόνα του νέου συστήματος (δεξιά)
Η νέα μέθοδος έχει κάποια μειονεκτήματα;
Κατά το πρώτο στάδιο της δοκιμής, οι ερευνητέςχρησιμοποίησε μια νέα διάταξη για να σαρώσει μεταλλικά αντικείμενα τοποθετημένα σε σφαιρικό καλούπι ζελατίνης. Αφού οπτικοποίησαν τα δεδομένα χρησιμοποιώντας έναν εμπορικό ανιχνευτή υπερήχων, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι οι δύο εικόνες που παρήχθησαν στις δοκιμές ήταν καθησυχαστικά παρόμοιες.
Στη συνέχεια οι επιστήμονες σαρώθηκαν τους μαλακούς ιστούς των ζώωνκαι κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το υπερηχογράφημα λέιζερ μπορεί να διακρίνει πιο λεπτά χαρακτηριστικά από το συμβατικό υπερηχογράφημα: το όριο μεταξύ μυών, λίπους και οστού.
Στο τρίτο στάδιο, οι ερευνητές διεξήγαγανπείραμα σε μια ομάδα εθελοντών. Αφού σαρώθηκαν οι βραχίονες πολλών υγιεινών ανθρώπων, οι συντάκτες της εξέλιξης κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το σύστημα καθορίζει καλά τα όρια του λίπους, των μυών και των ιστών. Ήταν σαφώς ορατά και συγκρίσιμα με τις εικόνες που λήφθηκαν με χρήση αισθητήρων επαφής με υπερήχους.
Οι ερευνητές βρήκαν επίσης μια σειρά από ελλείψεις σελειτουργία του συστήματος. Πρώτον, όπως και με τον παραδοσιακό υπέρηχο, τα λέιζερ μπορούν να διεισδύσουν στο σώμα του ασθενούς σε βάθος μόλις 6 cm κάτω από την επιφάνεια του δέρματος - πιο συγκεκριμένα, οι γιατροί δεν μπορούν να δουν εσωτερικά όργανα και οστά που βρίσκονται σε μεγαλύτερο βάθος.
Δεύτερον, η ακρίβεια της εικόνας που επιτρέπουν τα λέιζερ παραμένει χαμηλότερη από αυτή του υπερήχου. Η ανάλυση εικόνας εξακολουθεί να μην είναι αρκετή για την ανίχνευση ασθενειών με πιθανότητα κοντά στο 90%.
Εικόνες από το νέο σύστημα σάρωσης υπερήχων
Τώρα οι επιστήμονες εργάζονται για να επεκτείνουν τις δυνατότητες του συστήματος, συμπεριλαμβανομένης της αύξησης της ανάλυσης των εικόνων που λαμβάνονται με τη βοήθειά του.
Το επόμενο βήμα είναι η μείωση του μεγέθους του εξοπλισμού και τουκάνουν τη σάρωση και την επεξεργασία εικόνας φορητές. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, αυτό είναι ένα ιδιαίτερα σημαντικό βήμα - η απομακρυσμένη σάρωση του σώματος θα σας επιτρέψει να διεξάγετε τη διαδικασία χωρίς τη συμμετοχή ειδικού υψηλής ειδίκευσης. Με άλλα λόγια, οι ασθενείς θα είναι σε θέση να διεξάγουν τη διαδικασία μόνοι τους στο σπίτι.
Τι συμβαίνει με την ανάπτυξη;
Παραδόξως, η απουσία οποιασδήποτεμια αρνητική επίδραση στην υγεία του ασθενούς μπορεί να είναι το πρόβλημα μιας νέας μεθόδου σάρωσης. Σε αντίθεση με την ακτινολογική εξέταση, η συμπεριφορά της οποίας μπορεί να προσδιοριστεί από ελαφρά αύξηση της ακτινοβολίας υποβάθρου ενός ατόμου, η απομακρυσμένη εξέταση υπερήχων δεν αφήνει ίχνη. Αυτό θα σας επιτρέψει να λάβετε πληροφορίες σχετικά με την ανθρώπινη υγεία χωρίς να το γνωρίζετε - απλά με σάρωση από απόσταση μισού μέτρου. Ο άνθρωπος ο ίδιος, πιθανότατα, ποτέ δεν θα ξέρει.
Αυτή η υπόθεση ακούγεται σαν επιστημονική φαντασία,Ωστόσο, αν οι επιστήμονες κατορθώσουν να δημιουργήσουν μια φορητή συσκευή για απομακρυσμένη σάρωση, μπορεί να γίνει πραγματικότητα. Τα δεδομένα για την ανθρώπινη υγεία μπορεί να ενδιαφέρουν υποθετικά τις τράπεζες και τις ασφαλιστικές εταιρείες, καθώς και εταιρείες που εκπαιδεύουν τεχνητή νοημοσύνη ή συλλέγουν σύνολα δεδομένων.