Šodien ir daudzas metodes un ierīces, ko ārsti izmantoSkenēšanai
Visizplatītākā ir radiogrāfijametode kaulu, iekšējo orgānu stāvokļa analīzei, kā arī krūts vēža diagnosticēšanai. Kad rentgena stari iziet cauri cilvēka ķermenim, no tiem iegūtā enerģija tiek absorbēta dažādās ķermeņa daļās ar dažādu ātrumu. Detektors ierīces pretējā pusē reģistrē šo ātrumu un pārvērš datus attēlā.
Ķermeņa daļas, caur kurām iziet starilēnāki, piemēram, kauli, attēlā parādās balti, savukārt mazāk blīvi (piemēram, iekšējie orgāni) ir ar tumšu nokrāsu. Rentgena izmeklēšanas laikā pacients tiek pakļauts nelielam starojumam uz sekundes daļu – tas pats par sevi nerada draudus veselībai. Tomēr atkārtota iedarbība var izraisīt pieļaujamās starojuma devas pārsniegšanu un rezultātā kaitēt pacienta veselībai.
Cits iekšējās diagnostikas veidsorgāni un audi - datortomogrāfiju - izmanto, lai noteiktu audzēju formu un izmēru, kaulu bojājumus, uzraudzītu asinsvadu stāvokli un citas slimības.
Pirms skenēšanas pacienta kuņģī, asinīs vaizarnās tiek ievadīta krāsviela, kas padara attēlu kontrastīgāku un rezultātā uzlabo tā kvalitāti. Procedūras laikā pacients parasti guļ uz muguras uz līdzenas gultas, kas slīd CT skenera gredzena iekšpusē.
CT skenēšana ir droša procedūra, bet irkrāsvielu alerģijas iespējamība pacientam. Turklāt šāda veida pārbaudē pacients tiek pakļauts rentgena stariem. Tiek lēsts, ka iedarbība CT laikā var nedaudz palielināt vēža attīstības iespējas pēc daudziem gadiem, lai gan tiek uzskatīts, ka šis risks ir ļoti mazs (mazāk nekā 1 no 2000).
Magnētiskās rezonanses attēlveidošana (MRI)ietver cilvēka ievietošanu metāla cilindrā un izmanto kodolmagnētiskās rezonanses principu, lai izmērītu atšķirību starp ierosinātajiem ūdeņraža atomiem dažādās pētāmās zonas zonās. Šāda veida tomogrāfija ir visefektīvākā, izmeklējot mīkstos audus, piemēram, muguras smadzenes un smadzenes, kā arī dobos iekšējos orgānus, piemēram, prostatas dziedzeri, taisno zarnu un dzemdi.
Pozitronu emisijas tomogrāfija (PET) ir balstītapar audu un orgānu radionuklīdu izpēti un ir viena no izplatītākajām metodēm dažādu onkoloģisko slimību diagnosticēšanā.
Līdz šim drošākā metodeskenēšana - ultraskaņa vai ultraskaņa. Procedūras laikā izmantotajiem ultraskaņas viļņiem nav zināmu blakusparādību – atšķirībā no CT skenēšanas, MRI un rentgena stariem, kas pakļauj pacientu starojumam.
Tomēr ultraskaņai ir būtisks ierobežojums - lai ierīce darbotos, tā ir jāpiespiež pie pacienta ādas, kas dažos gadījumos nav iespējams, piemēram, ar smagiem apdegumiem.
Ar ko zinātnieki nāca klajā?
Žurnālā Light publicētajā rakstā:Zinātne un lietojumprogrammas, MIT inženieri aprakstīja sistēmu, kas atdarina ultraskaņas iekārtas iespējas, bet izmanto lāzerus, kas ļauj skenēt divu pēdu attālumā no pacienta.
Atšķirībā no rentgena stariem lāzeri to nedaranerada draudus pacienta veselībai pat atkārtotas iedarbības gadījumā. Sistēmā izmantoto lāzeru viļņa garums ir 1550 nm – šādus viļņus absorbē ūdens un tie nerada lielāku kaitējumu kā lāzera rādītāja spīdēšana uz cilvēka ādu.
Tā kā ādu galvenokārt veido ūdens,Lāzera starojumu absorbē ūdens molekulas un tas noved pie to paplašināšanās. Šo molekulu izplešanos un saraušanos kontrolē pulsējošs lāzera stars, kas rada stabilas vibrācijas - skaņas viļņus, līdzīgus tiem, kas rodas uz skaļruņa virsmas, reaģējot uz elektriskiem signāliem. Tad šie skaņas viļņi izplatās visā pacienta ķermenī - tāpat kā skaņas viļņi no parastās ultraskaņas iekārtas.
Jauna ultraskaņas skenēšanas sistēma
Ultraskaņas aparātā atgriežamos skaņas viļņus jaunajā sistēmā tver mikrofons, tā funkciju veic uztverošais lāzers, kas kalpo kā jutīgs kustības detektors.
Tā kā skaņas viļņi mijiedarbojasdažāda veida audi, iekļūstot ķermenī, atgriežas normālā stāvoklī ar atšķirīgu intensitāti un frekvenci. Turklāt skaņas viļņi rada vibrācijas uz ādas virsmas, kuras var noteikt un izmērīt. Pēc tam šie mērījumi tiek apstrādāti, izmantojot programmatūru un algoritmus, iegūstot attēlu par to, kas atrodas pacienta ķermenī.
Ultraskaņas attēla (pa kreisi) salīdzinājums ar jaunās sistēmas attēlu (pa labi)
Vai jaunajai metodei ir kādi trūkumi?
Pirmajā testēšanas posmā pētniekiizmantoja jaunu iestatījumu, lai skenētu metāla priekšmetus, kas ievietoti sfēriskā želatīna veidnē. Pēc datu vizualizācijas, izmantojot komerciālu ultraskaņas zondi, zinātnieki atklāja, ka divi pārbaudēs iegūtie attēli bija pārliecinoši līdzīgi.
Tad zinātnieki skenēja dzīvnieku mīkstos audusun nonāca pie secinājuma, ka ar lāzera ultraskaņu var atšķirt smalkākas iezīmes nekā parasto ultraskaņu: robežu starp muskuļiem, taukiem un kaulu.
Trešajā posmā pētnieki veicaeksperiments ar brīvprātīgo grupu. Pārmeklējuši vairāku veselīgu cilvēku apakšdelmus, attīstības autori secināja, ka sistēma labi nosaka tauku, muskuļu un audu robežas. Tie bija skaidri redzami un salīdzināmi ar attēliem, kas iegūti, izmantojot komerciālos kontaktkontroles sensorus.
Pētnieki arī atklāja vairākus trūkumussistēmas darbība. Pirmkārt, līdzīgi kā ar tradicionālo ultraskaņu, lāzeri spēj iekļūt pacienta ķermenī tikai 6 cm dziļumā zem ādas virsmas – precīzāk, ārsti nevar redzēt iekšējos orgānus un kaulus, kas atrodas lielākā dziļumā.
Otrkārt, lāzera pieļaujamā attēla precizitāte joprojām ir zemāka nekā ultraskaņas. Attēla izšķirtspēja joprojām nav pietiekama, lai atklātu slimības ar varbūtību tuvu 90%.
Attēli no jaunās ultraskaņas skenēšanas sistēmas
Tagad zinātnieki strādā, lai paplašinātu sistēmas iespējas, tostarp palielinātu ar tās palīdzību uzņemto attēlu izšķirtspēju.
Nākamais solis ir samazināt aprīkojuma lielumu unpadarīt skenēšanu un attēlu apstrādi pārnēsājamu. Pēc zinātnieku domām, tas ir īpaši svarīgs solis - ķermeņa attālināta skenēšana ļaus veikt procedūru bez augsti kvalificēta speciālista piedalīšanās. Citiem vārdiem sakot, pacienti varēs patstāvīgi veikt procedūru mājās.
Kas ir nepareizi ar attīstību?
Savādi, ka tāda navnegatīva ietekme uz pacienta veselību var būt jaunas skenēšanas metodes problēma. Atšķirībā no rentgena izmeklēšanas, kuras veikšanu var noteikt ar nelielu cilvēka fona starojuma palielināšanos, attālināta ultraskaņas izmeklēšana neatstāj pēdas. Tas ļaus jums iegūt informāciju par cilvēka veselību bez viņa ziņas - vienkārši skenējot to no pusmetra attāluma. Pats cilvēks, visticamāk, nekad neuzzinās.
Šis pieņēmums izklausās pēc zinātniskās fantastikas,tomēr, ja zinātniekiem izdosies izveidot portatīvu ierīci tālvadībai, tā var kļūt par realitāti. Dati par cilvēku veselību hipotētiski var interesēt bankas un apdrošināšanas kompānijas, kā arī uzņēmumus, kas apmāco mākslīgo intelektu vai vāc datu kopas.