오늘날 의사가 스캔하는 데 사용하는 방법과 장치는 다양합니다.
방사선 촬영이 가장 일반적입니다.뼈와 내장의 상태를 분석하고 유방암을 진단하는 방법입니다. X선이 인체를 통과할 때, 그 에너지는 신체의 여러 부분에 서로 다른 속도로 흡수됩니다. 장치 반대쪽에 있는 감지기는 이 속도를 기록하고 데이터를 이미지로 변환합니다.
광선이 통과하는 신체 부위뼈와 같이 느린 뼈는 이미지에서 흰색으로 나타나고 밀도가 낮은 뼈(예: 내부 장기)는 어두운 색조로 나타납니다. 엑스레이 촬영 중에 환자는 몇 분의 1초 동안 가벼운 방사선에 노출됩니다. 이는 그 자체로는 건강에 위험을 초래하지 않습니다. 그러나 반복적으로 노출되면 허용 방사선량을 초과하여 환자의 건강에 해를 끼칠 수 있습니다.
또 다른 유형의 내부 진단장기 및 조직(컴퓨터 단층촬영)은 종양의 모양과 크기, 뼈 손상, 혈관 상태 및 기타 질병을 모니터링하는 데 사용됩니다.
환자를 위, 혈액 또는 내부로 스캔하기 전에염료가 장에 주입되어 그림의 대비가 더욱 뚜렷해지고 결과적으로 품질이 향상됩니다. 시술 중에 환자는 일반적으로 CT 스캐너 링 내부로 미끄러지는 평평한 침대에 등을 대고 누워 있습니다.
CT 스캔은 안전한 절차이지만환자의 염료 알레르기 가능성. 또한, 이러한 유형의 검사에서 환자는 엑스레이에 노출됩니다. CT 동안의 노출은 수년 후에 암 발병 가능성을 약간 증가시킬 것으로 추정되지만,이 위험은 매우 적다고 생각됩니다 (2,000 명 중 1 명 미만).
자기공명영상(MRI)금속 실린더 안에 사람을 배치하고 핵자기 공명 원리를 사용하여 연구 대상 영역의 서로 다른 영역에 있는 여기된 수소 원자 간의 차이를 측정합니다. 이러한 유형의 단층촬영은 척수, 뇌 등의 연조직뿐만 아니라 전립선, 직장, 자궁 등 속이 빈 내부 장기를 검사할 때 가장 효과적입니다.
양전자방출단층촬영(PET)을 기반으로조직과 기관의 방사성 핵종 연구에 관한 것이며 다양한 종양학적 질병을 진단하는 가장 일반적인 방법 중 하나입니다.
현재까지 가장 안전한 방법스캐닝 - 초음파 또는 초음파. 시술 중에 사용되는 초음파는 환자를 방사선에 노출시키는 CT 스캔, MRI, 엑스레이와 달리 알려진 부작용이 없습니다.
그러나 초음파에는 상당한 제한이 있습니다. 장치가 작동하려면 환자의 피부에 압력을 가해야 하며 심한 화상과 같은 경우에는 불가능합니다.
과학자들은 무엇을 생각 해냈습니까?
Light 매거진에 실린 기사에서:과학 및 응용 분야의 MIT 엔지니어들은 초음파 기계의 기능을 모방하지만 레이저를 사용하여 환자로부터 2피트 떨어진 곳에서 스캔할 수 있는 시스템을 설명했습니다.
레이저는 엑스레이와 달리반복적으로 노출되더라도 환자의 건강에 위험을 초래하지 않습니다. 시스템에 사용되는 레이저의 파장은 1,550nm입니다. 이러한 파장은 물에 흡수되어 사람의 피부에 레이저 포인터를 비추는 것보다 더 큰 손상을 입히지 않습니다.
피부는 주로 물로 구성되어 있기 때문에레이저 방사선은 물 분자에 흡수되어 팽창합니다. 이 분자의 팽창과 수축은 펄스 레이저 빔에 의해 제어되며, 전기 신호에 응답하여 스피커 표면에서 발생하는 것과 유사한 안정적인 진동-음파를 생성합니다. 그런 다음 이러한 음파는 기존의 초음파 기계의 음파와 마찬가지로 환자의 몸 전체로 전파됩니다.
새로운 초음파 스캔 시스템
초음파 기계에서 되돌아오는 음파는 새로운 시스템의 마이크로 포착되며, 그 기능은 민감한 동작 감지기 역할을 하는 수신 레이저에 의해 수행됩니다.
음파가신체에 침투 할 때 다른 유형의 조직은 다른 강도와 빈도로 정상으로 돌아옵니다. 또한 음파는 피부 표면에 진동을 만들어 감지하고 측정 할 수 있습니다. 이러한 측정은 소프트웨어 및 알고리즘을 사용하여 처리되어 환자의 신체 내부에있는 이미지를 생성합니다.
초음파 이미지 (왼쪽)와 새로운 시스템 이미지 (오른쪽)의 비교
새로운 방법에 단점이 있나요?
테스트의 첫 번째 단계에서 연구원들은구형 젤라틴 주형에 놓인 금속 물체를 스캔하기 위해 새로운 설정을 사용했습니다. 상업용 초음파 프로브를 사용하여 데이터를 시각화한 후, 과학자들은 테스트에서 생성된 두 이미지가 안심할 수 있을 정도로 유사하다는 것을 발견했습니다.
과학자들은 동물의 연조직을 스캔했습니다레이저 초음파는 근육, 지방 및 뼈 사이의 경계인 기존의 초음파보다 더 미묘한 특징을 구별 할 수 있다는 결론에 도달했습니다.
세 번째 단계에서 연구원들은자원 봉사자 그룹을 실험 해보세요. 몇몇 건강한 사람들의 팔뚝을 스캔 한 후, 개발 저자들은 시스템이 지방, 근육 및 조직의 경계를 잘 결정한다는 결론에 도달했습니다. 이 장치는 상업용 접촉 초음파 센서를 사용하여 얻은 이미지와 선명하게 비교할 수있었습니다.
연구진은 또한 다음과 같은 여러 가지 단점을 발견했습니다.시스템의 작동. 첫째, 전통적인 초음파와 마찬가지로 레이저는 피부 표면 아래 6cm 깊이까지 환자의 신체를 관통할 수 있습니다. 보다 정확하게는 의사는 더 깊은 곳에 있는 내부 장기와 뼈를 볼 수 없습니다.
둘째, 레이저가 허용하는 이미지 정확도는 여전히 초음파의 이미지 정확도보다 낮습니다. 이미지 해상도는 여전히 90 %에 가까운 확률로 질병을 감지하기에 충분하지 않습니다.
새로운 초음파 스캔 시스템의 이미지
이제 과학자들은 시스템의 도움으로 촬영한 이미지의 해상도를 높이는 등 시스템 기능을 확장하기 위해 노력하고 있습니다.
다음 단계는 장비의 크기를 줄이고스캔 및 이미지 처리를 모두 휴대용으로 만듭니다. 과학자들에 따르면, 이것은 특히 중요한 단계입니다. 신체를 원격으로 스캔하면 자격을 갖춘 전문가의 참여없이 절차를 수행 할 수 있습니다. 즉, 환자는 집에서 스스로 절차를 수행 할 수 있습니다.
개발에 어떤 문제가 있습니까?
이상하게도환자의 건강에 부정적인 영향을 미치는 것은 새로운 스캐닝 방법의 문제 일 수 있습니다. 사람의 배경 방사선의 약간의 증가에 의해 행동이 결정될 수있는 X 선 검사와 달리 원격 초음파 검사는 흔적을 남기지 않습니다. 이를 통해 지식없이 인간의 건강에 관한 데이터를 쉽게 얻을 수 있습니다. 단순히 0.5 미터 거리에서 스캔하면됩니다. 그 남자 자신은 아마 알지 못할 것입니다.
이 가정은 공상 과학 소설처럼 들리지만그러나 과학자들이 원격 스캐닝을위한 휴대용 장치를 만드는 데 성공하면 현실이 될 수 있습니다. 인간의 건강에 관한 데이터는 은행과 보험 회사뿐만 아니라 인공 지능을 훈련 시키거나 데이터 세트를 수집하는 회사에게도 흥미로울 수 있습니다.