Till skillnad från befintliga hjärnavbildningsmetoder – MRT, CT eller PET – kan tekniken användas för att
Forskare är övertygade om att deras teknik kommer att göra detsäkert eftersom ljudvågor redan används för ultraljudsskanning, och principen de föreslår använder liknande ljudfrekvenser. Ultraljud kan inte lätt tränga igenom benet, medan en ny anordning utformad för att bäras i form av en hjälm kan övervinna denna barriär.
Den nya metoden är av särskilt värde förpatienter undersökta för stroke, den näst ledande dödsorsaken och den vanligaste orsaken till neurologisk funktionshinder hos vuxna. Det är i fallet med en stroke som krävs snabb, universellt tillämplig och högkvalitativ avbildning. Av särskilt intresse är det faktum att samma teknik används för att övervaka seismisk aktivitet.
Dr Louis Guash från det kejserliga avdelningen för vetenskapsäger om Jorden och ingenjörsvetenskapen: "Visualiseringstekniken, som redan har revolutionerat ett område - seismisk bearbetning, kan nu radikalt förändra ett annat - hjärnvisualisering."
Professor Brian Williams, chef för centrumetUniversity of California Biomedical Research lägger till: "Detta är ett utomordentligt viktigt framsteg inom hjärnavbildning som har stor potential för att tillhandahålla prisvärd forskning i rutinmässig klinisk praxis - för att bedöma skador på huvudtrauma, stroke och andra hjärtsjukdomar."
Forskare använder seismisk data ochEn beräkningsalgoritm kallad inversion av full vågform för att kartlägga jordens inre. Seismiska data från jordbävningsdetektorer (seismometrar) ingår i algoritmer som extraherar tredimensionella bilder av jordskorpan. De kan användas för att förutsäga jordbävningar och söka efter olje- och gasbehållare.
Denna strategi har anpassats till medicinskavisualisering, efter att ha utvecklat en metod som använder ljudvågor med det ultimata målet att få högupplösta bilder av hjärnan. Utvecklarna designade en hjälm utrustad med många akustiska givare, som var och en skickar ljudvågor genom skallen. Energin från ultraljud, som sprider sig genom huvudet, registreras och levereras via en hjälm till en dator. Sedan används samma algoritmer för att analysera efterklang av ljud i hela skalan, vilket skapar en tredimensionell bild.
Forskare testade sin hjälm på friskavolontär och fann att kvaliteten på de inspelade signalerna var tillräcklig för algoritmen för att generera en detaljerad bild, och de är säkra på att den spridda energin från hjärnan kommer att tolkas. Med hjälp av datorsimuleringar fann de också att de kunde ta emot högupplösta bilder med tillräckligt låga frekvenser för att penetrera skallen med säker intensitet.
De skapade också detaljerad datorsimuleringar baserade på egenskaperna hos olika typer av vävnad i den mänskliga hjärnan för att fastställa att ljudvågor kommer att vara effektiva för att avbilda hjärnan i hög upplösning.
Dr. Guash tillägger: ”Det här är första gången som geofysiska algoritmer används för att visualisera en mänsklig skalle. Vårt gemensamma tvärvetenskapliga team av geofysiker, bioingenjörer och neurologer använder dem för att skapa en säker, billig och bärbar metod för att generera tredimensionella ultraljudsbilder av den mänskliga hjärnan. ”