Endoskopinin sonu mu? Yeni teknik, tıbbi görüntülemenin geleceği olabilir
Çığır açan araştırma, invazif olmayan bir şekilde derinlemesine görüntüler sağlamak için ultrason kullanan yenilikçi bir görüntüleme tekniğini sergiliyor.
Endoskopi şu anda tıbbi görüntüleme için en yaygın yöntemlerden biridir.Kullanımları arasında akciğerleri, kolonu, boğazı ve gastrointestinal sistemi etkileyen hastalıkların teşhisi yer alır.
Bir endoskopi sırasında tıp uzmanları, bir cerrahın yaptığı ağız veya küçük bir kesi gibi küçük bir açıklığa bir endoskopu (güçlü ışıklı uzun, ince bir tüp ve ucunda küçük bir kamera) yerleştirir.
Endoskopiler, minimal de olsa, invaziv bir işlemdir. Rahatsızlık yaratabilirler ve risksiz değildirler. Endoskopilerin olası yan etkileri arasında aşırı büyüme, kramplar, kalıcı ağrı ve hatta doku delinmesi ve küçük iç kanamalar bulunur.
Şimdi, yenilikçi bir keşif endoskopiye tamamen son verebilir. Pennsylvania, Pittsburgh'daki Carnegie Mellon Üniversitesi'nde elektrik ve bilgisayar mühendisliği profesörü olan Maysam Chamanzar ve aynı bölümde doktora araştırmacısı olan Matteo Giuseppe Scopelliti, endoskopun yerini almayı vaat eden, invazif olmayan bir ultrason görüntüleme tekniği geliştirdiler.
Araştırmacılar dergide yeni tekniklerini detaylandırıyor Işık: Bilim ve Uygulamalar.
Fiziksel lensi sanal bir lensle değiştirme
Chamanzar ve Scopelliti makalelerinde biyolojik dokunun bulanık (veya yoğun ve opak) bir ortam olarak optik yöntemlerin olanaklarını sınırladığını açıklıyor.
Özellikle doku, büyük parçacıklardan ve zarlardan yapılmıştır ve "özellikle spektrumun görünür ve yakın kızılötesi aralığında" optik görüntülerin derinliğini ve çözünürlüğünü kısıtlar.
Ancak yeni teknik, fiziksel bir lens yerleştirmek yerine vücutta "sanal bir lens" tasarlamak için ultrason kullanır. Operatör daha sonra merceği “ortam içindeki ultrasonik basınç dalgalarını değiştirerek” ayarlayabilir, yazarları yazabilir ve böylece noninvazif yöntemler kullanarak daha önce hiç erişilemeyen derinlemesine görüntüler alabilir.
Ultrason dalgaları, nüfuz ettikleri ortamı sıkıştırabilir veya seyreltebilir. Işık, sıkıştırılmış ortamda daha yavaş ve seyreltilmiş ortamda daha hızlı hareket eder.
Yazarlar, bu sıkıştırma / seyreltme etkisini kullanarak sanal lensi oluşturabildiklerini açıklıyorlar:
“Ultrasonik dalgalar ortamda ilerlerken yoğunluğunu ve dolayısıyla yerel kırılma indisini değiştirirler; ortam, yüksek basınç bölgelerinde sıkıştırılarak daha yüksek bir yoğunluğa neden olurken, yerel yoğunluğun azaldığı negatif basınç alanlarında seyrekleşir. "
"Sonuç olarak," diye yazıyorlar, "sabit basınç dalgası yerel bir kırılma indeksi kontrastı yaratıyor."
Dahası, ultrason dalgalarının dışarıdan ayarlanması veya yeniden yapılandırılması lensi ortamın içinde hareket ettirerek farklı bölgelere seyahat etmesine ve farklı derinliklerde görüntü almasına olanak tanır.
Chamanzar, "Belirli bir hedef ortamda, örneğin biyolojik doku olabilen sanal bir optik röle merceğini şekillendirmek için ultrason dalgalarını kullandık" diyor. "Bu nedenle doku, daha derin yapıların görüntülerini yakalamamıza ve aktarmamıza yardımcı olan bir lense dönüştürülüyor."
Araştırmacı ayrıca tekniğin nasıl çalıştığını ve neden vücudun içinde görselleştirmek için ilerici bir adım olduğunu açıklıyor.
Chamanzar, "Çalışmalarımızı geleneksel acousto-optik yöntemlerden ayıran şey, biyolojik doku olabilen hedef ortamın kendisini, ortam içinde yayılırken ışığı etkilemek için kullanmamızdır" diye devam ediyor Chamanzar. "Bu yerinde etkileşim, ışığın yörüngesini bozan [engelleri] dengelemek için fırsatlar sağlıyor."
"Tıbbi görüntülemede devrim yaratma" tekniği
Yeni tekniğin bazı uygulamaları arasında beyin görüntüleme, cilt hastalıklarının teşhisi ve çeşitli organlardaki tümörlerin belirlenmesi yer alıyor. Yöntem, izlenmesi gereken alana bağlı olarak elde tutulan bir cihaz veya cilt yaması içerebilir.
Sağlık uzmanları, sadece cilt yüzeyine uygulayarak, iç organların görüntülerini, bir endoskopinin olası yan etkileri ve hoşnutsuzluğu olmadan elde edebilirler.
"Fiziksel optik bileşenler yerleştirmeye gerek kalmadan beyin gibi organlardan gelen görüntüleri aktarabilmek, vücuda invaziv endoskop yerleştirmeye önemli bir alternatif sağlayacaktır."
Maysam Chamanzar
"Bu yöntem biyomedikal görüntüleme alanında devrim yaratabilir" diye ekliyor.
Ortak yazar Scopelliti, "Bulanık ortam her zaman optik görüntüleme için engeller olarak görülmüştür" diye ekliyor. "Ancak, ışığın istenen hedefe ulaşmasına yardımcı olmak için bu tür medyanın müttefiklere dönüştürülebileceğini gösterdik."
“Ultrasonu uygun desenle etkinleştirdiğimizde, bulanık ortam hemen şeffaf hale gelir. Bu yöntemin biyomedikal uygulamalardan bilgisayarla görmeye kadar çok çeşitli alanlar üzerindeki potansiyel etkisini düşünmek heyecan verici. "
