Idag finns det många metoder och apparater som läkare använder för att skanna
Röntgen är den vanligasteen metod för att analysera tillståndet hos skelett, inre organ, samt för att diagnostisera bröstcancer. När röntgenstrålar passerar genom människokroppen, absorberas energin från dem av olika delar av kroppen i olika takt. En detektor på motsatt sida av enheten registrerar denna hastighet och förvandlar data till en bild.
Delar av kroppen genom vilka strålar passerarlångsammare, till exempel ben, ser vita ut på bilden, medan mindre täta (till exempel inre organ) har en mörk nyans. Under en röntgenstrålning utsätts patienten för mindre strålning under en bråkdel av en sekund – detta utgör i sig ingen hälsorisk. Upprepad exponering kan dock leda till att den tillåtna stråldosen överskrids och som ett resultat skada patientens hälsa.
En annan typ av intern diagnostikorgan och vävnader - datortomografi - används för att bestämma formen och storleken på tumörer, benskador, övervaka tillståndet hos blodkärl och andra sjukdomar.
Innan patienten skannar in i magen, blod ellerett färgämne injiceras i tarmarna, vilket gör bilden mer kontrasterande och som ett resultat förbättrar dess kvalitet. Under proceduren ligger patienten vanligtvis på rygg på en platt säng som glider in i CT-skannerringen.
CT-skanning är en säker procedur, men det finns detsannolikheten för färgämneallergi hos patienten. Vid denna typ av undersökning utsätts patienten för röntgenstrålar. Det uppskattas att exponering under CT kan öka riskerna för att utveckla cancer efter många år, även om man tror att denna risk är mycket liten (mindre än 1 av 2 000).
Magnetisk resonanstomografi (MRT)innebär att man placerar en person inuti en metallcylinder och använder principen om kärnmagnetisk resonans för att mäta skillnaden mellan exciterade väteatomer i olika områden av det område som studeras. Denna typ av tomografi är mest effektiv när man undersöker mjuka vävnader, såsom ryggmärgen och hjärnan, samt ihåliga inre organ, såsom prostatakörteln, ändtarmen och livmodern.
Positronemissionstomografi (PET) är baseradpå radionuklidforskning av vävnader och organ och är en av de vanligaste metoderna för att diagnostisera olika onkologiska sjukdomar.
Den säkraste metoden hittillsskanning - ultraljud, eller ultraljud. Ultraljudsvågorna som används under ingreppet har inga kända biverkningar – till skillnad från datortomografi, MRI och röntgen, som utsätter patienten för strålning.
Ultraljud har dock en betydande begränsning - för att enheten ska fungera måste den pressas mot patientens hud, vilket är omöjligt i vissa fall, till exempel med allvarliga brännskador.
Vad kom forskare med?
I en artikel publicerad i Light magazine:Science and Applications, MIT-ingenjörer beskrev ett system som efterliknar kapaciteten hos en ultraljudsmaskin, men använder lasrar som gör att den kan skanna från två fot från patienten.
Till skillnad från röntgenstrålar gör det inte laserinte utgöra någon fara för patientens hälsa även vid upprepad exponering. Lasrarna som används i systemet har en våglängd på 1 550 nm - sådana vågor absorberas av vatten och orsakar inte mer skada än att lysa en laserpekare på mänsklig hud.
Eftersom huden huvudsakligen består av vatten,Laserstrålning absorberas av vattenmolekyler och leder till deras expansion. Denna expansion och sammandragning av molekyler styrs av en pulsad laserstråle, som skapar stabila vibrationer - ljudvågor, liknande de som uppstår på ytan av en högtalare som svar på elektriska signaler. Sedan sprids dessa ljudvågor genom hela patientens kropp - precis som ljudvågorna från en konventionell ultraljudsmaskin.
Nytt ultraljudssystem
I en ultraljudsmaskin fångas de återkommande ljudvågorna av en mikrofon, i det nya systemet utförs dess funktion av en mottagande laser, som fungerar som en känslig rörelsedetektor.
Eftersom ljudvågor interagerar medolika typer av vävnader när de penetrerar kroppen, de återgår till det normala med olika intensiteter och frekvenser. Dessutom skapar ljudvågor vibrationer på hudens yta som kan upptäckas och mätas. Dessa mätningar bearbetas sedan med hjälp av programvara och algoritmer, vilket resulterar i en bild av vad som finns i patientens kropp.
Jämförelse av ultraljudsbilden (vänster) med bilden av det nya systemet (höger)
Har den nya metoden några nackdelar?
Under den första etappen av testning, forskareanvände en ny uppsättning för att skanna metallföremål placerade i en sfärisk gelatinform. Efter att ha visualiserat data med hjälp av en kommersiell ultraljudssond fann forskarna att de två bilderna som producerades i testerna var betryggande lika.
Då skannade forskare mjukvävnader från djuroch kom till slutsatsen att laserultraljud kan skilja mer subtila funktioner än konventionell ultraljud: gränsen mellan muskler, fett och ben.
I det tredje steget genomförde forskarnaexperimentera med en grupp volontärer. Efter att ha skannat underarmen hos flera friska människor kom författarna till utvecklingen till slutsatsen att systemet bestämmer gränserna för fett, muskler och vävnader väl. De var tydligt synliga och jämförbara med bilder som erhölls med kommersiella kontakt-ultraljudssensorer.
Forskarna fann också ett antal brister idriften av systemet. För det första, som med traditionellt ultraljud, kan lasrar penetrera patientens kropp till ett djup av endast 6 cm under hudens yta - mer exakt kan läkare inte se inre organ och ben belägna på större djup.
För det andra är bildnoggrannheten som lasrar tillåter fortfarande lägre än för ultraljud. Bildupplösning räcker fortfarande inte för att upptäcka sjukdomar med en sannolikhet på nära 90%.
Bilder från det nya ultraljudssystemet
Nu arbetar forskare med att utöka systemets möjligheter, inklusive att öka upplösningen på bilder tagna med hjälp av det.
Nästa steg är att minska utrustningens storlek ochgöra både skanning och bildbehandling bärbar. Enligt forskare är detta ett särskilt viktigt steg - fjärrskanning av kroppen gör att proceduren kan genomföras utan deltagande av en högt kvalificerad specialist. Med andra ord kommer patienter att kunna utföra proceduren på egen hand hemma.
Vad är fel med utvecklingen?
Konstigt nog, frånvaron av någonen negativ effekt på patientens hälsa kan vara problemet med en ny skanningsmetod. Till skillnad från röntgenundersökning, vars uppförande kan bestämmas genom en liten ökning av bakgrundsstrålningen hos en person, lämnar ingen ultraljudundersökning några spår. Detta gör att du kan få information om människors hälsa utan hans kunskap - helt enkelt genom att skanna dem från ett halvt meter. Mannen själv kommer sannolikt aldrig att veta.
Detta antagande låter som science fiction,Men om forskare lyckas skapa en bärbar enhet för fjärrskanning kan det bli verklighet. Uppgifter om människors hälsa kan hypotetiskt vara av intresse för banker och försäkringsbolag, liksom för företag som utbildar artificiell intelligens eller samlar in datauppsättningar.