Хабрахабр

Писк раковой опухоли: ученые НИТУ «МИСиС» разработали лазерное УЗИ для диагностики онкологических заболеваний

Группой ученых из НИТУ «МИСиС» разработана универсальная система оптико-акустического УЗИ, основанная на использовании ультразвуковых волн и лазерного излучения. Она может быть использована для получения изображений внутренних патологий, в том числе для выявления нефиксируемых обычным УЗИ опухолей малых размеров. Результаты опубликованы в международном научном журнале Photoacoustics.

image

-м.н., профессор Александр Алексеевич Карабутов. Интересно, что разработка была сделана специалистами из лаборатории с названием (внимание!) «Лазерно-ультразвуковая диагностика структуры и свойств горных пород и гетерогенных конструкционных материалов» которой руководит д.ф.

Казалось бы – где горняки и где онкология?

image

Однако изучаемый специалистами лаборатории метод лазерной ультразвуковой спектроскопии оказался настолько универсальным, что технологии, созданные на этой основе, могут применяться в самых разных областях.

И вот – новая разработка в области медицинской техники. Мы уже писали на «Хабре» про прибор, созданный в лаборатории для обнаружения дефектов деталей самолета размером в 50 микрон, запущенный в мелкосерийное производство.

image

Однако в ходе исследований выяснилось, что аппарат применим также как для обследования твердых тканей (например, зубов), так и для диагностики онкологических образований в мягких тканях. Как рассказали создатели, изначально система делалась для визуализации кровеносных сосудов.

Уверенное опознавание возможно только, если размер опухоли превышает 1 см. Дело в том, что стандартные методы УЗИ из-за низкой контрастности и качества изображения не позволяют, к примеру, на ранней стадии отличить раковую опухоль от здоровых тканей.

К таким тканям относятся и раковые опухоли. Наша же разработка предоставляет врачу не только стандартные УЗИ-изображения, но и дополнительную информацию о тех тканях, которые слабо различимы акустически (при помощи ультразвука), но при этом имеют разную поглощающую способность.

image

Он заключается в следующем: лазерное излучение очень короткой длительности поглощается в облучаемом объекте (в данном случае – живых тканях организма), что приводит к быстрому нагреву участка этого объекта. Вся система основана на известном физическом явлении — оптико-акустическом эффекте. Таким образом, облучение короткими лазерными импульсами приводит к «вибрации» участка ткани и излучению ими ультразвука. Нагрев приводит к расширению вещества тканей и соответствующему возбуждению ультразвуковых волн. Грубо говоря, живой орган «пищит» на сверхвысоких тонах.

image
Схема работы прибора

В первом, оптико-акустическом, свет поглощается непосредственно в изучаемом объекте (при этом «вибрировать» начинает небольшой участок кровеносного сосуда или опухоли). «В установке лазерное излучение используется для возбуждения ультразвука в двух режимах. Возбуждаемые таким образом волны регистрируются множеством приемников (специальной акустической антенной), а сигналы с этих элементов используются в дальнейшем для построения точных изображений объекта, обеспечивающих контраст по поглощению света — пояснил один из соавторов, инженер лаборатории лазерных ультразвуковых методов интроскопических исследований НИТУ «МИСиС» Василий Зарубин.

image
Фотография экспериментальной установки: 1 — лазер с источником питания; 2 — волоконно-оптическая система доставки лазерного излучения в режиме LU; 3 — система сбора и обработки экспериментальных данных; 4-РС; 5 — матрица детекторов; 6–3D система позиционирования.

Возбужденные в ней волны используются для исследования объекта способом, схожим со стандартным УЗИ. — Во втором, лазерном ультразвуковом режиме, свет поглощается уже в специальной пластинке, и она начинает «вибрировать». Сигналы с нее используются для построения финальных лазерных ультразвуковых изображений». При этом ультразвуковые волны рассеиваются неоднородностями объекта, и принимаются той же самой акустической антенной.

Как следствие — прибор на основе лазерного УЗИ дает возможность обнаружить опухоль на ранней стадии, при размере менее миллиметра.

В настоящее время научный коллектив занимается улучшением характеристик экспериментального прототипа системы, а также адаптацией его под конкретные задачи.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть