Prin combinarea a două tehnici de imagistică puternice, cercetătorii de la CalTech și USC, Statele Unite, au dezvoltat a nouă modalitate de a vedea în interiorul corpului uman la viteze și detalii fără precedent. Tehnica produce imagini tridimensionale (3D), color, care nu arată doar forma țesuturilor moi, ci și modul în care funcționează vasele de sânge în timp real.
Această metodă combinată de imagistică ar putea îmbunătăți semnificativ modul în care medicii detectează și studiază bolile. Printre aplicațiile potențiale se numără imagistica mai precisă a tumorilor mamare, noi modalități de a urmări leziunile nervoase cauzate de diabet și instrumente avansate pentru observarea structurii creierului, împreună cu fluxul sanguin. Studiul sugerează o cale către scanări medicale care sunt atât mai informative, cât și mai ușor de repetat în timp.
Imagistica medicală necesită adesea realizarea unor compromisuri între viteză, cost și tipurile de informații care pot fi capturate. Metoda cu ultrasunete (ecografia), una dintre cele mai des utilizate tehnici, este rapidă, ieftină și potrivită pentru vizualizarea structurii țesuturilor. Totuși ea oferă doar imagini bidimensionale și nu poate capta o suprafață întinsă sau oferi informații detaliate despre chimia ori fluxul sanguin.
Imagistica fotoacustică abordează unele dintre aceste lacune, însă introduce altele. Prin această tehnică, lumina laser este trimisă în corp, unde este absorbită de moleculele din vasele de sânge. Această absorbție generează unde sonore care pot fi detectate și traduse în imagini.
Deoarece diferite molecule absorb lumina în moduri distincte, imagistica fotoacustică poate afișa vasele de sânge în culori – permițând vizualizarea modului în care sângele se deplasează prin artere și vene. Cu toate acestea, tehnica în sine nu oferă suficiente detalii structurale pentru a cartografia complet țesuturile înconjurătoare.
Alte instrumente avansate de imagistică, cum ar fi tomografia computerizată (CT) și imagistica prin rezonanță magnetică (IRM), pot oferi imagini detaliate ale anatomiei, dar au dezavantaje notabile. Aceste metode pot fi costisitoare, pot necesita agenți de contrast, uneori implică expunerea la radiații ionizante sau durează prea mult pentru a fi practice pentru monitorizare frecventă sau utilizare la patul pacientului.
Combinarea ultrasunetelor cu fotoacustica
Pentru a depăși aceste limitări, cercetătorii au dezvoltat RUS-PAT (tomografie cu ultrasunete rotațională, RUST, combinată cu tomografie fotoacustică, PAT). PAT a fost dezvoltată pentru prima dată în urmă cu mai bine de două decenii.
În tomografia fotoacustică, moleculele care absorb lumina răspund prin vibrații la impulsuri laser scurte, ceea ce generează semnale acustice. Aceste semnale pot fi apoi detectate și procesate pentru a forma imagini detaliate de înaltă rezoluție.
Ecografia utilizează de obicei mai mulți traductori atât pentru a genera, cât și pentru a recepționa unde ultrasonice, iar combinarea directă a acestui proces cu PAT ar fi prea complexă și costisitoare pentru o utilizare pe scară largă. Pe de altă parte, PAT necesită doar detectarea ultrasunetelor și permite lumini laser să difuzeze în țesut, declanșând în cele din urmă producerea de unde ultrasonice măsurabile.
În mod similar, cercetătorii au folosit un singur traductor de ultrasunete cu câmp larg pentru a difuza o undă ultrasonică pe scară largă în țesut, apoi au utilizat aceeași detectori pentru a măsura undele rezultate prin ambele modalități. În noul sistem, un număr mic de detectori în formă de arc sunt rotiți în jurul unui punct central, permițându-le să se comporte ca un detector emisferic complet, dar la o fracțiune din complexitate și cost.
Potențial clinic demonstrat
„Noua combinație de tehnici acustice și fotoacustice abordează multe dintre limitările-cheie ale tehnicilor de imagistică medicală utilizate pe scară largă în practica clinică actuală și, important, fezabilitatea aplicării la om a fost demonstrată aici în contexte multiple”, spune dr. Charles Y. Liu, autor al studiului.
Tehnica RUS-PAT ar putea fi utilizată în orice regiune a corpului în care poate fi direcționată lumina și pentru aplicații în care clinicienii sau cercetătorii ar beneficia de imagistica sinergică atât a morfologiei, cât și a funcției legate de culoare. De exemplu, RUS-PAT ar putea îmbunătăți imagistica tumorilor mamare, oferind medicilor posibilitatea de a cunoaște localizarea exactă și împrejurimile unei tumori, precum și patologia și fiziologia acesteia.
De asemenea, ar putea ajuta medicii să monitorizeze leziunile nervoase cauzate de neuropatia diabetică, oferind o modalitate completă de monitorizare a aportului de oxigen, împreună cu morfologia.
Tehnica ar putea fi utilă și în imagistica cerebrală, permițând oamenilor de știință să observe detaliile structurale ale creierului, putând în același timp să observe hemodinamica.
În prezent, sistemul poate scana până la o adâncime de aproximativ 4 centimetri. Lumina poate fi administrată și endoscopic, ceea ce ar putea face ca țesuturile mai profunde să fie accesibile noii tehnologii. O scanare RUS-PAT poate fi efectuată în mai puțin de un minut.
Sursa: SciTechDaily