เลเซอร์อัลตราซาวด์: มันทำงานอย่างไรและใครสามารถติดตามผู้ป่วยได้

ปัจจุบันมีวิธีการและอุปกรณ์มากมายที่แพทย์ใช้ในการสแกน

ร่างกายมนุษย์ก่อนเข้ารับการผ่าตัดหรือการบำบัดอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ไม่มีวิธีใดที่สมบูรณ์แบบหรือเป็นสากล

การถ่ายภาพรังสีเป็นเรื่องธรรมดาที่สุดวิธีการวิเคราะห์สภาพของกระดูก อวัยวะภายใน ตลอดจนการวินิจฉัยมะเร็งเต้านม เมื่อรังสีเอกซ์ผ่านร่างกายมนุษย์ พลังงานจากรังสีเหล่านี้จะถูกดูดซับโดยส่วนต่างๆ ของร่างกายในอัตราที่ต่างกัน เครื่องตรวจจับที่อยู่ฝั่งตรงข้ามของอุปกรณ์จะบันทึกความเร็วนี้และเปลี่ยนข้อมูลให้เป็นภาพ

ส่วนต่างๆ ของร่างกายที่รังสีลอดผ่านส่วนที่ช้ากว่า เช่น กระดูก จะปรากฏเป็นสีขาวในภาพ ในขณะที่ส่วนที่หนาแน่นน้อยกว่า (เช่น อวัยวะภายใน) จะมีโทนสีเข้ม ในระหว่างการเอ็กซเรย์ ผู้ป่วยจะได้รับรังสีเล็กน้อยเพียงเสี้ยววินาที ซึ่งในตัวมันเองไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพ อย่างไรก็ตาม การได้รับรังสีซ้ำๆ อาจส่งผลให้ปริมาณรังสีเกินปริมาณที่อนุญาต และเป็นผลให้เป็นอันตรายต่อสุขภาพของผู้ป่วย

การวินิจฉัยภายในประเภทอื่นอวัยวะและเนื้อเยื่อ - เอกซเรย์คอมพิวเตอร์ - ใช้เพื่อระบุรูปร่างและขนาดของเนื้องอก ความเสียหายของกระดูก ติดตามสภาพของหลอดเลือดและโรคอื่น ๆ

ก่อนสแกนผู้ป่วยเข้าไปในกระเพาะอาหาร เลือด หรือสีย้อมถูกฉีดเข้าไปในลำไส้ซึ่งทำให้ภาพมีคอนทราสต์มากขึ้นและเป็นผลให้คุณภาพของภาพดีขึ้น ในระหว่างขั้นตอนนี้ ผู้ป่วยมักจะนอนหงายบนเตียงราบที่เลื่อนเข้าไปในวงแหวนเครื่องสแกน CT

การสแกน CT เป็นขั้นตอนที่ปลอดภัย แต่มีโอกาสของการแพ้สีย้อมในผู้ป่วย นอกจากนี้ในการตรวจประเภทนี้ผู้ป่วยจะได้รับรังสีเอกซ์ เป็นที่คาดกันว่าการได้รับสารระหว่าง CT สามารถเพิ่มโอกาสในการเกิดมะเร็งได้เล็กน้อยหลังจากหลายปีที่ผ่านมาแม้ว่าจะเชื่อกันว่าความเสี่ยงนี้มีน้อยมาก (น้อยกว่า 1 ใน 2,000)

การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI)เกี่ยวข้องกับการวางบุคคลไว้ในกระบอกสูบโลหะ และใช้หลักการเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์เพื่อวัดความแตกต่างระหว่างอะตอมไฮโดรเจนที่ถูกกระตุ้นในพื้นที่ต่างๆ ของพื้นที่ที่กำลังศึกษา การตรวจเอกซเรย์ประเภทนี้มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการตรวจเนื้อเยื่ออ่อน เช่น ไขสันหลังและสมอง รวมถึงอวัยวะภายในที่เป็นโพรง เช่น ต่อมลูกหมาก ไส้ตรง และมดลูก

ใช้เอกซเรย์ปล่อยโพซิตรอน (PET)ในการวิจัยนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีของเนื้อเยื่อและอวัยวะ และเป็นหนึ่งในวิธีการวินิจฉัยโรคมะเร็งชนิดต่างๆ ที่พบบ่อยที่สุด

วิธีที่ปลอดภัยที่สุดในปัจจุบันการสแกน - อัลตราซาวนด์หรืออัลตราซาวนด์ คลื่นอัลตราซาวนด์ที่ใช้ในขั้นตอนนี้ไม่มีผลข้างเคียงที่ทราบ ต่างจากการสแกน CT, MRI และรังสีเอกซ์ ซึ่งจะทำให้ผู้ป่วยได้รับรังสี

อย่างไรก็ตาม อัลตราซาวนด์มีข้อจำกัดที่สำคัญ - เพื่อให้อุปกรณ์ทำงานได้ จะต้องกดเข้ากับผิวหนังของผู้ป่วย ซึ่งในบางกรณีเป็นไปไม่ได้ เช่น ในกรณีที่มีแผลไหม้อย่างรุนแรง

นักวิทยาศาสตร์มากับอะไร?

ในบทความที่ตีพิมพ์ในนิตยสาร Light:วิทยาศาสตร์และการประยุกต์ วิศวกรของ MIT บรรยายถึงระบบที่เลียนแบบความสามารถของเครื่องอัลตราซาวนด์ แต่ใช้เลเซอร์ที่ช่วยให้สามารถสแกนห่างจากผู้ป่วยได้ 2 ฟุต

เลเซอร์ไม่ต่างจากรังสีเอกซ์ไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพของผู้ป่วยแม้ว่าจะสัมผัสซ้ำหลายครั้งก็ตาม เลเซอร์ที่ใช้ในระบบมีความยาวคลื่น 1,550 นาโนเมตร คลื่นดังกล่าวจะถูกน้ำดูดซับไว้และไม่ทำให้เกิดความเสียหายมากไปกว่าการฉายตัวชี้เลเซอร์ลงบนผิวหนังมนุษย์

เนื่องจากผิวหนังส่วนใหญ่ประกอบด้วยน้ำรังสีเลเซอร์ถูกดูดซับโดยโมเลกุลของน้ำและนำไปสู่การขยายตัว การขยายตัวและการหดตัวของโมเลกุลนี้ถูกควบคุมโดยลำแสงเลเซอร์พัลซิ่งซึ่งสร้างการสั่นสะเทือนที่เสถียร - คลื่นเสียงคล้ายกับที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของลำโพงเพื่อตอบสนองต่อสัญญาณไฟฟ้า จากนั้นคลื่นเสียงเหล่านี้แพร่กระจายไปทั่วร่างกายของผู้ป่วย - เช่นเดียวกับคลื่นเสียงจากเครื่องอัลตร้าซาวด์ทั่วไป

ระบบการสแกนอัลตราซาวนด์ใหม่

ในเครื่องอัลตราซาวนด์ คลื่นเสียงที่กลับมาจะถูกไมโครโฟนจับไว้ ในระบบใหม่ ฟังก์ชั่นนี้จะดำเนินการโดยเลเซอร์รับซึ่งทำหน้าที่เป็นเครื่องตรวจจับความเคลื่อนไหวที่ละเอียดอ่อน

เพราะคลื่นเสียงมีปฏิสัมพันธ์กับเนื้อเยื่อชนิดต่าง ๆ เมื่อพวกเขาเจาะร่างกายพวกเขากลับสู่ปกติด้วยความหนาแน่นและความถี่ที่แตกต่างกัน นอกจากนี้คลื่นเสียงยังสร้างการสั่นสะเทือนบนพื้นผิวของผิวหนังที่สามารถตรวจจับและวัดได้ การวัดเหล่านี้จะถูกประมวลผลโดยใช้ซอฟต์แวร์และอัลกอริทึมทำให้ภาพของสิ่งที่อยู่ภายในร่างกายของผู้ป่วย

เปรียบเทียบภาพอัลตร้าซาวด์ (ซ้าย) กับภาพของระบบใหม่ (ขวา)

วิธีการใหม่มีข้อเสียหรือไม่?

ในระหว่างการทดสอบขั้นแรกนักวิจัยใช้การตั้งค่าใหม่เพื่อสแกนวัตถุโลหะที่วางอยู่ในแม่พิมพ์เจลาตินทรงกลม หลังจากแสดงภาพข้อมูลโดยใช้เครื่องอัลตราซาวนด์เชิงพาณิชย์ นักวิทยาศาสตร์พบว่าภาพ 2 ภาพที่ผลิตในการทดสอบมีความคล้ายคลึงกันอย่างมั่นใจ

จากนั้นนักวิทยาศาสตร์สแกนเนื้อเยื่ออ่อนของสัตว์และมาถึงข้อสรุปว่าอัลตราซาวด์เลเซอร์สามารถแยกแยะคุณสมบัติที่ละเอียดกว่าอัลตร้าซาวด์ทั่วไป: เส้นแบ่งระหว่างกล้ามเนื้อไขมันและกระดูก

ในขั้นตอนที่สามนักวิจัยได้ดำเนินการทดลองกับกลุ่มอาสาสมัคร เมื่อสแกนปลายแขนของคนที่มีสุขภาพดีหลายคนผู้เขียนของการพัฒนามาถึงข้อสรุปว่าระบบจะกำหนดขอบเขตของไขมันกล้ามเนื้อและเนื้อเยื่อได้เป็นอย่างดี พวกเขาสามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจนและเทียบเคียงได้กับภาพที่ได้รับโดยใช้เซ็นเซอร์อัลตร้าซาวด์ที่ใช้ในเชิงพาณิชย์

นักวิจัยยังพบข้อบกพร่องจำนวนหนึ่งด้วยการทำงานของระบบ ประการแรก เช่นเดียวกับอัลตราซาวนด์แบบดั้งเดิม เลเซอร์สามารถเจาะร่างกายของผู้ป่วยได้ลึกเพียง 6 ซม. ใต้พื้นผิวของผิวหนัง - แม่นยำยิ่งขึ้นแพทย์ไม่สามารถมองเห็นอวัยวะภายในและกระดูกที่อยู่ลึกกว่านั้น

ประการที่สองความถูกต้องของภาพที่เลเซอร์อนุญาตยังคงต่ำกว่าอัลตร้าซาวด์ ความละเอียดของภาพยังไม่เพียงพอที่จะตรวจจับโรคที่มีความน่าจะเป็นใกล้เคียง 90%

ภาพจากระบบสแกนคลื่นเสียงความถี่สูงใหม่

ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานเพื่อขยายขีดความสามารถของระบบ รวมถึงการเพิ่มความละเอียดของภาพที่ถ่ายด้วยความช่วยเหลือ

ขั้นตอนต่อไปคือการลดขนาดของอุปกรณ์และทำให้ทั้งการสแกนและการประมวลผลภาพเป็นแบบพกพา ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่านี่เป็นขั้นตอนที่สำคัญอย่างยิ่ง - การสแกนจากระยะไกลของร่างกายจะช่วยให้คุณสามารถทำตามขั้นตอนได้โดยไม่ต้องมีผู้เชี่ยวชาญที่มีคุณสมบัติสูง กล่าวอีกนัยหนึ่งผู้ป่วยจะสามารถดำเนินการขั้นตอนด้วยตนเองที่บ้าน

เกิดอะไรขึ้นกับการพัฒนา?

ผิดปกติพอขาดตัวใด ๆผลกระทบด้านลบต่อสุขภาพของผู้ป่วยอาจเป็นปัญหาของวิธีการสแกนใหม่ ซึ่งแตกต่างจากการตรวจ X-ray การดำเนินการซึ่งสามารถกำหนดได้โดยการเพิ่มขึ้นเล็กน้อยในพื้นหลังของบุคคลการตรวจอัลตราซาวนด์ระยะไกลไม่มีร่องรอย สิ่งนี้จะช่วยให้คุณได้รับข้อมูลเกี่ยวกับสุขภาพของมนุษย์โดยปราศจากความรู้ของเขา - เพียงแค่สแกนจากระยะครึ่งเมตร คนที่ตัวเองน่าจะไม่เคยรู้

สมมติฐานนี้ฟังดูเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์อย่างไรก็ตามหากนักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จในการสร้างอุปกรณ์พกพาสำหรับการสแกนจากระยะไกลมันจะกลายเป็นความจริง ข้อมูลเกี่ยวกับสุขภาพของมนุษย์อาจเป็นที่สนใจของธนาคารและ บริษัท ประกันภัยเช่นเดียวกับ บริษัท ที่ฝึกอบรมปัญญาประดิษฐ์หรือรวบรวมชุดข้อมูล