ثبت تصاویر سونوگرافی لیزری از بدن انسان

ثبت تصاویر سونوگرافی لیزری از بدن انسان

  شکل ۱- روش جدید تصویر برداری فراصوت یا سونوگرافی با به‌ کارگیری لیزر که برخلاف پروب‌ های معمولی سونوگرافی، بدون نیاز به تماس با بدن کار تصویربرداری فراصوتی را انجام می‌دهد. تصویر سمت چپ تصویربرداری فراصوت با لیزر و تصویر سمت راست تصویربرداری فراصوت معمولی از ساعد دست (تصویربالا) را نشان می‌دهد.

دانشمندانMIT ، یک روش سونوگرافی جدید ایجاد کرده ‎اند که نیازی به تماس با بدن برای دیدن اعضای داخلی بیمار ندارد، پیشرفتی که تصویربرداری از راه دور و ارزیابی سلامت نوزادان، بیماران دچار سوختگی و افرادی که در سانحه تصادف آسیب دیده‎ اند، را امکان پذیر می ‎سازد.

سونوگرافی معمولی بیمار را در معرض هیچ اشعه مضری قرار نمی ‎دهد و به طور کلی غیر تهاجمی است.
با این حال، این نوع اسکن نیاز به تماس با بدن بیمار دارد و به همین دلیل ممکن است در شرایطی محدودیت ‌هایی برای پزشکان ایجاد کند. همچنین پروب تماسی سونوگرافی تغییرات قابل توجهی در تصویر ایجاد می ‏کند، که این خود یک چالش بزرگ در سونوگرافی مدرن است. سونوگرافی با لیزر (LUS[1]) این مشکل را حل کرده و علاوه بر این چندین مزیت بارز نسبت به روش سونوگرافی فعلی (US[2]) دارد، از جمله عدم نیاز به وسایل اتصال (ژل/ آب) و کیفیت تصویر مستقل از اپراتور.

تکنیک جدید سونوگرافی با لیزر از یک سیستم لیزری ایمن برای چشم و پوست برای تصویر برداری از اعضای داخلی بدن استفاده می ‏کند. در سالهای اخیر، محققین روش ‎های مبتنی بر لیزر را در سونوگرافی مورد بررسی قرار داده ‎اند که با عنوان فتواکوستیک[۳] شناخته می ‌شود. در این روشها به جای ارسال مستقیم امواج صوتی به بدن، پالس لیزر که در یک طول موج خاص تنظیم شده، ارسال می‎شود. این پالس در پوست نفوذ کرده و توسط رگ های خونی جذب می شود. رگ های خونی با جذب پالس لیزر، گرم شده و سپس به سرعت توسط بدن خنک می ‎شوند و به اندازه اصلی خود برمی‎ گردند (به سرعت منبسط و منقبض می ‎شوند) و مجدداً توسط یک پالس نوری دیگر مورد اصابت قرار می ‎گیرند. ارتعاشات مکانیکی حاصل، موج های صوتی ایجاد می ‎کند که در بازگشت می ‎توان آنها را توسط دستگاه ‎هایی که روی پوست قرار می‎ گیرند شناسایی کرده و به تصاویر فتوآکوستیک تبدیل کرد.

با اینکه  فتوآکوستیک از لیزر برای تصویربرداری از راه دور ساختارهای داخلی استفاده می ‎کند، اما این تکنیک برای دریافت امواج صوتی به یک آشکارساز در تماس مستقیم با بدن نیاز دارد. در این روش نور فقط مسافت کوتاهی را قبل از محو شدن در پوست طی می ‎کند. در نتیجه، محققین تنها قادر به تصویربرداری از رگهای خونی درست در زیر پوست بودند و نه عمیق تر از آن.

شکل ۲- روش تصویربرداری فوتوآکوستیک و تصویر رگ های خونی سطح زیر پوست.

از آنجا که امواج صوتی بیشتر از نور به داخل بدن نفوذ می ‎کنند، ژانگ[۱]، آنتونی[۲] و همکارانشان به دنبال راهی برای تبدیل نور لیزر به امواج صوتی در سطح پوست بودند تا تصویر عمیق ‎تر از بدن بدست آورند. آنها لیزر ۱۵۴۰ نانومتر را انتخاب کردند، طول موجی که شدیداً توسط آب جذب می ‎شود ولی برای  چشم و پوست ایمن است.
از آنجا که بخش عمده ‎ای از پوست از آب تشکیل شده است، باید این نور را به خوبی جذب کند و در پاسخ گرم شده و منبسط شود. برای بازگشت به حالت عادی، پوست نوسان کرده و امواج صوتی تولید می ‎کند که در بدن پخش می‌شود.

آنها این ایده را با استفاده از یک لیزر پالسی در طول موج ۱۵۴۰ نانومتر برای تولید امواج صوتی، و یک لیزر پیوسته، تنظیم شده تقریباً با همان طول موج (۱۵۵۰ نانومتر)، برای آشکارسازی امواج بازتاب شده آزمایش کردند.

شکل ۳- تصویر شماتیک سیستم تصویر برداری LUS

لیزر دوم یک آشکارساز حساس به حرکت است که ارتعاشات ناشی از عبور امواج صوتی از عضلات، چربی و سایر بافت ‎ها را در سطح پوست اندازه‎ گیری می ‎کند. حرکات سطح پوست که در اثر امواج صوتی منعکس شده، ایجاد می ‎شوند، باعث تغییر در فرکانس لیزر دوم شده و می ‎تواند اندازه ‎گیری شود.

با جابجایی لیزرها بر روی بدن، دانشمندان می ‎توانند داده ها را از نقاط مختلف بدست آورند و تصویری از آن ناحیه  تولید کنند.

این تیم از محققین از تولید اولین تصاویر سونوگرافی با لیزر در انسان خبر داده ‎اند.
آنها ساعد چند تن از داوطلبان را اسکن کردند و ویژگی ‎های بافت ‎هایی مانند عضله، چربی و استخوان را تا حدود شش سانتی ‎متر زیر پوست مشاهده کردند. این تصاویرکه قابل مقایسه با سونوگرافی معمولی است، با تاباندن لیزر از فاصله نیم متری بر روی پوست داوطلبان به دست آمده است.