כיום, ישנן שיטות ומכשירים רבים בהם משתמשים הרופאים לסריקה
רדיוגרפיה היא הנפוצה ביותרשיטה לניתוח מצב העצמות, האיברים הפנימיים וכן לאבחון סרטן השד. כאשר קרני רנטגן עוברות בגוף האדם, האנרגיה מהם נספגת על ידי חלקים שונים בגוף בקצב שונה. גלאי בצד הנגדי של המכשיר מתעד את המהירות הזו והופך את הנתונים לתמונה.
חלקי הגוף שדרכם עוברות קרנייםאיטיים יותר, למשל עצמות, מופיעות לבנים בתמונה, בעוד שלפחות צפופים (לדוגמה, איברים פנימיים) יש גוון כהה. במהלך צילום רנטגן המטופל נחשף לקרינה קלה למשך שבריר שנייה - הדבר כשלעצמו אינו מהווה סכנה בריאותית. עם זאת, חשיפה חוזרת עלולה להוביל לחרוג ממינון הקרינה המותר וכתוצאה מכך לגרום לפגיעה בבריאות המטופל.
סוג נוסף של אבחון פנימיאיברים ורקמות - טומוגרפיה ממוחשבת - משמש לקביעת צורת וגודל של גידולים, נזק לעצמות, ניטור מצב כלי הדם ומחלות אחרות.
לפני סריקת המטופל לקיבה, דם אוצבע מוזרק למעיים, מה שהופך את התמונה לקונטרסטית יותר וכתוצאה מכך משפר את איכותה. במהלך ההליך, המטופל בדרך כלל שוכב על גבו על מיטה שטוחה המחליקה בתוך טבעת סורק ה-CT.
בדיקת CT היא הליך בטוח, אך קיימתהסבירות לאלרגיה לצבוע אצל המטופל. בנוסף, בבדיקה מסוג זה המטופל חשוף לצילומי רנטגן. ההערכה היא כי חשיפה במהלך בדיקת CT עשויה להגדיל מעט את הסיכוי להתפתחות סרטן לאחר שנים רבות, אם כי ההערכה היא כי סיכון זה קטן מאוד (פחות מ- 1 מכל 2,000).
הדמיית תהודה מגנטית (MRI)כולל הצבת אדם בתוך גליל מתכת ומשתמש בעיקרון של תהודה מגנטית גרעינית כדי למדוד את ההבדל בין אטומי מימן נרגשים באזורים שונים של האזור הנחקר. סוג זה של טומוגרפיה יעיל ביותר כאשר בודקים רקמות רכות, כגון חוט השדרה והמוח, וכן איברים פנימיים חלולים, כגון בלוטת הערמונית, פי הטבעת והרחם.
טומוגרפיית פליטת פוזיטרון (PET) מבוססתעל מחקר רדיונוקלידים של רקמות ואיברים והיא אחת השיטות הנפוצות ביותר לאבחון מחלות אונקולוגיות שונות.
השיטה הבטוחה ביותר עד כהסריקה - אולטרסאונד, או אולטרסאונד. לגלי האולטרסאונד בהם נעשה שימוש במהלך ההליך אין תופעות לוואי ידועות - בניגוד לסריקות CT, MRI וצילומי רנטגן, החושפים את המטופל לקרינה.
עם זאת, לאולטרסאונד יש מגבלה משמעותית - כדי שהמכשיר יעבוד, יש ללחוץ אותו על עורו של המטופל, דבר בלתי אפשרי במקרים מסוימים, למשל, עם כוויות קשות.
מה המציאו מדענים?
במאמר שפורסם במגזין Light:מדע ויישומים, מהנדסי MIT תיארו מערכת המחקה את היכולות של מכשיר אולטרסאונד, אך משתמשת בלייזרים המאפשרים לה לסרוק ממרחק של שני מטרים מהמטופל.
בניגוד לקרני רנטגן, לייזרים לאאינם מהווים סכנה לבריאות המטופל אפילו בחשיפה חוזרת. הלייזרים המשמשים במערכת הם בעלי אורך גל של 1,550 ננומטר - גלים כאלה נספגים במים ואינם גורמים לנזק יותר מהברקת מצביע לייזר על עור האדם.
מכיוון שהעור מורכב בעיקר ממים,קרינת לייזר נספגת על ידי מולקולות מים ומובילה להתרחבותן. התרחבות והתכווצות מולקולות זו נשלטת על ידי קרן לייזר פועמת, היוצרת ויברציות יציבות - גלי קול, הדומים לאלו שמתעוררים על פני הרמקול בתגובה לאותות חשמליים. לאחר מכן, גלי הקול הללו מתפשטים בכל גופו של המטופל - ממש כמו גלי הקול ממכונת אולטרסאונד קונבנציונאלית.
מערכת סריקה אולטראסאונד חדשה
במכשיר אולטרסאונד, גלי הקול החוזרים נקלטים על ידי מיקרופון, במערכת החדשה תפקידו מתבצע על ידי לייזר קולט, המשמש כגלאי תנועה רגיש.
מכיוון שגלי קול אינטראקציה עםסוגים שונים של רקמות כאשר הם חודרים לגוף, הם חוזרים לשגרה בעוצמות ותדרים שונים. בנוסף, גלי קול יוצרים רעידות על פני העור הניתנות לגילוי ומדידה. לאחר מכן עובדות מדידות אלה באמצעות תוכנה ואלגוריתמים, וכתוצאה מכך תמונה של מה שנמצא בגוף המטופל.
השוואה בין תמונת האולטרסאונד (משמאל) לתמונת המערכת החדשה (מימין)
האם לשיטה החדשה יש חסרונות?
במהלך השלב הראשון של הבדיקה, החוקריםהשתמשו במערך חדש כדי לסרוק חפצי מתכת שהונחו בתבנית ג'לטין כדורית. לאחר שדמיינו את הנתונים באמצעות בדיקת אולטרסאונד מסחרית, המדענים גילו ששתי התמונות שהופקו בבדיקות היו דומות באופן מרגיע.
ואז מדענים סרקו את הרקמות הרכות של בעלי חייםוהגיע למסקנה כי אולטרסאונד לייזר יכול להבחין בתכונות עדינות יותר מאולטרסאונד קונבנציונאלי: הגבול בין שרירים, שומן ועצם.
בשלב השלישי, החוקרים ערכוניסוי בקבוצת מתנדבים. לאחר סריקת האמות של כמה אנשים בריאים, כותבי ההתפתחות הגיעו למסקנה כי המערכת קובעת היטב את גבולות השומן, השרירים והרקמות. הם נראו בבירור והשוואה לתמונות שהתקבלו באמצעות חיישני אולטראסאונד למגע מסחרי.
החוקרים מצאו גם מספר חסרונותתפעול המערכת. ראשית, כמו באולטרסאונד מסורתי, הלייזרים מסוגלים לחדור לגופו של המטופל לעומק של 6 ס"מ בלבד מתחת לפני השטח של העור - ליתר דיוק, הרופאים אינם יכולים לראות איברים פנימיים ועצמות הממוקמות בעומקים גדולים יותר.
שנית, דיוק התמונות שמאפשר לייזרים עדיין נמוך מזה של אולטרסאונד. רזולוציית תמונות עדיין אינה מספיקה בכדי לאתר מחלות עם הסתברות קרוב ל 90%.
תמונות ממערכת סריקת האולטרה סאונד החדשה
כעת פועלים מדענים להרחבת יכולות המערכת, כולל הגדלת הרזולוציה של תמונות שצולמו בעזרתה.
השלב הבא הוא הקטנת גודל הציוד והפוך סריקה וגם עיבוד תמונה לנייד. על פי מדענים, זהו צעד חשוב במיוחד - סריקה מרחוק של הגוף תאפשר לבצע את ההליך ללא השתתפות של מומחה מוסמך מאוד. במילים אחרות, חולים יוכלו לבצע את ההליך בכוחות עצמם בבית.
מה לא בסדר בהתפתחות?
באופן מוזר, היעדרם של כאלההשפעה שלילית על בריאות המטופל עשויה להיות הבעיה של שיטת סריקה חדשה. בניגוד לבדיקת רנטגן, אשר ניתן לקבוע את התנהלותה על ידי עלייה קלה בקרינת הרקע של אדם, בדיקת אולטראסאונד מרחוק אינה מותירה עקבות. זה יאפשר לך לקבל נתונים על בריאות האדם ללא ידיעתו - פשוט על ידי סריקתם ממרחק של חצי מטר. האיש עצמו, ככל הנראה, לעולם לא יידע.
הנחה זו נשמעת כמו מדע בדיוני,עם זאת, אם מדענים יצליחו ליצור מכשיר נייד לסריקה מרחוק, זה יכול להפוך למציאות. נתונים על בריאות האדם יכולים להיות מעניינים מבחינה היפותטית לבנקים ולחברות ביטוח, כמו גם לחברות המכשירות בינה מלאכותית או אוספות מערכי נתונים.