На сегодняшний день существует множество методов и устройств, которые врачи используют для сканирования
Рентгенография является самым распространенным методом для анализа состояния костей, внутренних органов, а также для диагностики рака молочной железы. Когда рентгеновские лучи проходят через тело человека, энергия от них поглощается различными частями тела с различной скоростью. Детектор на противоположной от аппарата стороне фиксирует эту скорость и превращает данные в изображение.
Части тела, через которые лучи проходят медленнее, например, кости, на снимке отображаются белым цветом, а менее плотные (например, внутренние органы) имеют темный оттенок. Во время рентгенографии пациент подвергается незначительному радиационному облучению в течение доли секунды — само по себе оно не представляет опасности для здоровья. Однако повторное облучение может привести к превышению допустимой доли радиации и, как следствие, причинить вред здоровью пациента.
Другой вид диагностики состояния внутренних органов и тканей — компьютерная томография — используется для определения формы и размера опухолей, повреждений костей, мониторинга состояния сосудов и других заболеваний.
Перед сканированием пациенту в желудок, кровь или кишечник вводится краситель, который позволяет сделать снимок более контрастным и, как следствие, повысить его качество. Во время процедуры пациент обычно лежит спиной на плоской кровати, которая задвигается внутрь кольца компьютерного томографа.
ЦТ скенирање је сигуран поступак, али постојивероватноћа да се код пацијента појави алергија на бојило. Поред тога, код ове врсте прегледа пацијент је изложен рендгенским зрацима. Процењује се да изложеност током ЦТ-а може мало повећати шансе за развој рака након више година, мада се верује да је тај ризик врло мали (мањи од 1 на 2.000).
Магнитно-резонансная томография (МРТ) предполагает помещение человека внутрь металлического цилиндра и опирается на применение принципа ядерного магнитного резонанса, позволяющего измерять разницу между возбужденными атомами водорода в разных областях исследуемой зоны. Этот вид томографии наиболее эффективен при исследовании мягких тканей — например, спинного и головного мозга, а также полых внутренних органов, таких как предстательная железа, прямая кишка, матка.
Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) основана на радионуклидном исследовании тканей и органов и является одним из наиболее распространенных методов диагностики различных онкологических заболеваний.
Самый безопасный на сегодняшний день метод сканирования — ультразвуковой, или УЗИ. У ультразвуковых волн, используемых во время процедуры, нет никаких известных побочных эффектов — в отличие от КТ, МРТ и рентгена, при которых пациент подвергается воздействию радиации.
Однако у УЗИ есть существенное ограничение — для работы аппарата его необходимо прижать к коже пациента, что невозможно в некоторых случаях, например, при сильных ожогах.
Шта су научници смислили?
В статье, опубликованной в журнале Light: Science and Applications, инженеры из MIT описали систему, которая имитирует возможности ультразвукового аппарата, но использует лазеры, позволяющие ей проводить сканирование на расстоянии полуметра от пациента.
В отличие от рентгеновского излучения, лазеры не представляют никакой опасности для здоровья пациента даже при многократном облучении. Использованные в системе лазеры имеют длину волны 1 550 нм — такие волны поглощаются водой и наносят не больше ущерба, чем если светить на кожу человека лазерной указкой.
Пошто се кожа углавном састоји од воде,Ласерско зрачење апсорбује молекуле воде и доводи до њиховог ширења. Ово ширење и контракција молекула контролише импулсни ласерски сноп, који ствара стабилне вибрације - звучне таласе, сличне онима који настају на површини звучника као одговор на електричне сигнале. Затим се ти звучни таласи шире по целокупном телу пацијента - баш као и звучни таласи из конвенционалне ултразвучне машине.
Нови систем за ултразвучно скенирање
В аппарате для УЗИ вернувшиеся звуковые волны захватывает микрофон, в новой системе его функцию выполняет принимающий лазер, который служит чувствительным детектором движения.
Зато што звучни таласи комуницирају саразличите врсте ткива док продиру у тело враћају се у нормалу с различитим интензитетом и фреквенцијама. Уз то, звучни таласи стварају вибрације на површини коже које могу открити и мерити. Ова мерења се затим обрађују помоћу софтвера и алгоритама, што резултира сликом онога што се налази у телу пацијента.
Поређење ултразвучне слике (лево) са сликом новог система (десно)
У нового метода есть недостатки?
В ходе первого этапа тестирования исследователи использовали новую установку для сканирования металлических предметов, помещенных в сферическую форму из желатина. Визуализировав данные с использованием коммерческого ультразвукового зонда, ученые обнаружили, что оба полученных в ходе испытаний изображения были обнадеживающе похожи.
Тада су научници прегледали мека ткива животињаи дошли до закључка да ласерски ултразвук може разликовати суптилније карактеристике од класичног ултразвука: границу између мишића, масти и костију.
У трећој фази, истраживачи су спровелиекспериментише на групи добровољаца. Претражујући подлактице неколико здравих људи, аутори развоја дошли су до закључка да систем добро одређује границе масти, мишића и ткива. Били су јасно видљиви и упоредиви са сликама добијеним комерцијалним контактним ултразвучним сензорима.
Исследователи также обнаружили ряд недостатков в работе системы. Во-первых, как и в случае с традиционным ультразвуковым исследованием, лазеры способны проникать в тело пациента на глубину всего 6 см под поверхность кожи — точнее, врачи не могут увидеть внутренние органы и кости, расположенные на большей глубине.
Друго, тачност слике коју ласери дозвољавају још је нижа него код ултразвука. Резолуција слике још увек није довољна за откривање болести са вероватноћом близу 90%.
Слике са новог система за ултразвучно скенирање
Сейчас ученые работают над расширением возможностей системы, в том числе над повышением разрешения сделанных с ее помощью снимков.
Следећи корак је смањење величине опреме ичине скенирање и обраду слике преносивим. Према научницима, ово је посебно важан корак - даљинско скенирање тела омогућиће да се поступак изводи без учешћа високо квалификованог стручњака. Другим речима, пацијенти ће моћи самостално да спроведу поступак код куће.
Шта није у реду с развојем?
Чудно, одсуство било којегнегативан утицај на здравље пацијента може бити проблем нове методе скенирања. За разлику од рентгенског прегледа, чије се спровођење може одредити малим порастом позадинског зрачења особе, даљински ултразвучни преглед не оставља трагове. То ће вам омогућити да добијете податке о здрављу људи без његовог знања - једноставним скенирањем са удаљености од пола метра. Сам човек, највероватније, никада неће знати.
Ова претпоставка звучи као научна фантастика,међутим, ако научници успеју да створе преносни уређај за даљинско скенирање, то може постати стварност. Подаци о здрављу људи могу хипотетски да буду од интереса за банке и осигуравајуће компаније, као и компаније које тренирају вештачку интелигенцију или прикупљају скупове података.