Tegenwoordig zijn er veel methoden en apparaten die artsen gebruikenVoor scannen
Radiografie is de meest voorkomendeeen methode voor het analyseren van de toestand van botten en inwendige organen, en voor het diagnosticeren van borstkanker. Wanneer röntgenstralen door het menselijk lichaam gaan, wordt de energie ervan met verschillende snelheden door verschillende delen van het lichaam geabsorbeerd. Een detector aan de andere kant van het apparaat registreert deze snelheid en zet de gegevens om in een beeld.
Delen van het lichaam waar stralen doorheen gaanlangzamere, bijvoorbeeld botten, verschijnen wit in het beeld, terwijl minder dichte (bijvoorbeeld interne organen) een donkere tint hebben. Tijdens een röntgenfoto wordt de patiënt een fractie van een seconde blootgesteld aan lichte straling. Dit levert op zichzelf geen gevaar voor de gezondheid op. Herhaalde blootstelling kan echter leiden tot overschrijding van de toegestane stralingsdosis en als gevolg daarvan schade toebrengen aan de gezondheid van de patiënt.
Een ander type interne diagnostiekorganen en weefsels - computertomografie - wordt gebruikt om de vorm en grootte van tumoren, botschade, het monitoren van de toestand van bloedvaten en andere ziekten te bepalen.
Voordat u de patiënt in de maag, het bloed ofer wordt een kleurstof in de darmen geïnjecteerd, waardoor het beeld contrastrijker wordt en daardoor de kwaliteit verbetert. Tijdens de procedure ligt de patiënt meestal op zijn rug op een plat bed dat in de CT-scannerring schuift.
CT-scan is een veilige procedure, maar dat is er welde waarschijnlijkheid van kleurstofallergie bij de patiënt. Bovendien wordt de patiënt bij dit type onderzoek blootgesteld aan röntgenstralen. Geschat wordt dat blootstelling tijdens CT de kansen op het ontwikkelen van kanker na vele jaren enigszins kan vergroten, hoewel wordt aangenomen dat dit risico zeer klein is (minder dan 1 op de 2000).
Magnetische resonantiebeeldvorming (MRI)omvat het plaatsen van een persoon in een metalen cilinder en gebruikt het principe van nucleaire magnetische resonantie om het verschil te meten tussen aangeslagen waterstofatomen in verschillende delen van het te bestuderen gebied. Dit type tomografie is het meest effectief bij het onderzoeken van zachte weefsels, bijvoorbeeld het ruggenmerg en de hersenen, maar ook holle inwendige organen zoals de prostaat, het rectum en de baarmoeder.
Positronemissietomografie (PET) is gebaseerdop radionuclidenonderzoek van weefsels en organen en is een van de meest gebruikelijke methoden voor het diagnosticeren van verschillende oncologische ziekten.
De veiligste methode tot nu toescannen - echografie of echografie. De ultrasone golven die tijdens de procedure worden gebruikt, hebben geen bekende bijwerkingen - in tegenstelling tot CT-scans, MRI's en röntgenfoto's, waarbij de patiënt wordt blootgesteld aan straling.
Echografie heeft echter een aanzienlijke beperking: om het apparaat te laten werken, moet het tegen de huid van de patiënt worden gedrukt, wat in sommige gevallen onmogelijk is, bijvoorbeeld bij ernstige brandwonden.
Wat hebben wetenschappers bedacht?
In een artikel gepubliceerd in Light magazine:Wetenschap en toepassingen beschreven MIT-ingenieurs een systeem dat de mogelijkheden van een echografieapparaat nabootst, maar gebruik maakt van lasers waarmee het kan scannen vanaf een halve meter afstand van de patiënt.
In tegenstelling tot röntgenstralen doen lasers dat nietvormen geen gevaar voor de gezondheid van de patiënt, zelfs niet bij herhaalde blootstelling. De lasers die in het systeem worden gebruikt, hebben een golflengte van 1.550 nm. Dergelijke golven worden door water geabsorbeerd en veroorzaken niet meer schade dan het schijnen van een laserpointer op de menselijke huid.
Omdat de huid voornamelijk uit water bestaat,Laserstraling wordt geabsorbeerd door watermoleculen en leidt tot hun expansie. Deze expansie en samentrekking van moleculen wordt bestuurd door een gepulseerde laserstraal, die stabiele trillingen creëert - geluidsgolven, vergelijkbaar met die die op het oppervlak van een luidspreker optreden als reactie op elektrische signalen. Vervolgens verspreiden deze geluidsgolven zich door het lichaam van de patiënt - net als de geluidsgolven van een conventionele ultrasone machine.
Nieuw echoscopiesysteem
In een echoapparaat worden de terugkerende geluidsgolven opgevangen door een microfoon; in het nieuwe systeem wordt de functie ervan uitgevoerd door een ontvangende laser, die dient als een gevoelige bewegingsdetector.
Omdat geluidsgolven interageren metverschillende soorten weefsels als ze het lichaam binnendringen, keren ze terug naar normaal met verschillende intensiteiten en frequenties. Bovendien veroorzaken geluidsgolven trillingen op het huidoppervlak die kunnen worden gedetecteerd en gemeten. Deze metingen worden vervolgens verwerkt met behulp van software en algoritmen, wat resulteert in een beeld van wat zich in het lichaam van de patiënt bevindt.
Vergelijking van het ultrasone beeld (links) met het beeld van het nieuwe systeem (rechts)
Heeft de nieuwe werkwijze nadelen?
Tijdens de eerste fase van het testen, onderzoekersgebruikte een nieuwe opstelling om metalen voorwerpen te scannen die in een bolvormige gelatinemal waren geplaatst. Nadat ze de gegevens hadden gevisualiseerd met behulp van een commerciële ultrasone sonde, ontdekten de wetenschappers dat de twee beelden die tijdens de tests werden geproduceerd, geruststellend veel op elkaar leken.
Vervolgens hebben wetenschappers de zachte weefsels van dieren gescanden kwam tot de conclusie dat laser-echografie subtielere kenmerken kan onderscheiden dan conventionele echografie: de grens tussen spieren, vet en botten.
In de derde fase voerden de onderzoekers uitexperimenteren met een groep vrijwilligers. Na het scannen van de onderarmen van verschillende gezonde mensen, kwamen de auteurs van de ontwikkeling tot de conclusie dat het systeem de grenzen van vet, spieren en weefsels goed bepaalt. Ze waren duidelijk zichtbaar en vergelijkbaar met afbeeldingen verkregen met commerciële contact-ultrasone sensoren.
De onderzoekers ontdekten ook een aantal tekortkomingen inwerking van het systeem. Ten eerste kunnen lasers, net als bij traditionele echografie, het lichaam van de patiënt binnendringen tot een diepte van slechts 6 cm onder het huidoppervlak - om preciezer te zijn: artsen kunnen geen interne organen en botten zien die zich op een grotere diepte bevinden.
Ten tweede is de beeldnauwkeurigheid die lasers toestaan nog steeds lager dan die van ultrageluid. Beeldresolutie is nog steeds niet voldoende om ziekten te detecteren met een waarschijnlijkheid van bijna 90%.
Afbeeldingen van het nieuwe echoscopiesysteem
Nu werken wetenschappers eraan om de mogelijkheden van het systeem uit te breiden, inclusief het verhogen van de resolutie van afbeeldingen die met behulp ervan zijn gemaakt.
De volgende stap is het verkleinen van de apparatuur enmaak zowel scannen als beeldverwerking draagbaar. Volgens wetenschappers is dit een bijzonder belangrijke stap - door het lichaam op afstand te scannen, kan de procedure worden uitgevoerd zonder de deelname van een hooggekwalificeerde specialist. Met andere woorden, patiënten kunnen de procedure thuis alleen uitvoeren.
Wat is er mis met de ontwikkeling?
Vreemd genoeg, de afwezigheid van eeneen negatief effect op de gezondheid van de patiënt kan het probleem zijn van een nieuwe scanmethode. In tegenstelling tot röntgenonderzoek, waarvan het gedrag kan worden bepaald door een lichte toename van de achtergrondstraling van een persoon, laat ultrasoon onderzoek op afstand geen sporen na. Hiermee kunt u zonder zijn medeweten gegevens over de menselijke gezondheid verkrijgen - eenvoudig door deze vanaf een halve meter te scannen. De man zelf zal hoogstwaarschijnlijk nooit weten.
Deze veronderstelling klinkt als science fiction,Als wetenschappers er echter in slagen een draagbaar apparaat voor scannen op afstand te maken, kan dit een realiteit worden. Gegevens over de menselijke gezondheid kunnen hypothetisch interessant zijn voor banken en verzekeringsmaatschappijen, maar ook voor bedrijven die kunstmatige intelligentie trainen of gegevensverzamelingen verzamelen.