Ультразвук позволил получить оптические изображения внутренних органов и тканей
На сегодняшний день эндоскопия часто остаётся единственным способом увидеть внутренние органы человека, по тем или иным причинам "недоступные" для других методов исследований. Например, органы желудочно-кишечного тракта, полости суставов, матки, мочевого пузыря и даже головной мозг поддаются изучению порой исключительно с помощью эндоскопии.
Однако инвазивная эндоскопическая диагностика не только психологически и физически тяжела для пациентов (впрочем, "Вести.Наука" писали о том, как учёные предлагают побороть эту проблему). Но, что важнее, иногда такое вмешательство вызывает довольно серьёзные осложнения, поскольку травмирует ткани.
Технология, предложенная учёными из Университета Карнеги – Меллона, может оставить сегодняшние эндоскопические методы исследований в прошлом. Новая научная работа продемонстрировала, что для получения оптического изображения биологических тканей можно использовать ультразвук.
Если быть точнее, в своём эксперименте исследователи показали, как с помощью ультразвука можно эффективно фокусировать видимый свет внутри тканей. Это позволит получить изображения такого качества, которое раньше неинвазивные вмешательства обеспечить не могли, передает Вести.
Собственно, на сегодняшний день проблема заключается в том, что ткани человеческого организма не пропускают бóльшую часть света, особенно в видимом диапазоне (если приложить яркий фонарик к пальцу, сильно рассеянный свет пройдёт сквозь него, но вот с бедром такой фокус уже точно не пройдёт). Именно поэтому современные способы диагностики, позволяющие детально рассмотреть те или иные органы и ткани, основаны на инвазивной эндоскопии.
Сотрудники лаборатории Майсама Чаманзара (Maysam Chamanzar), однако, смогли с помощью ультразвука добиться большей "прозрачности" тканей и улучшить их проницаемость для видимого света.
"Возможность получать изображения таких органов, как, например, мозг, без введения в него оптических приборов, станет серьёзной альтернативой инвазивным эндоскопам. Мы применили ультразвуковые волны для создания виртуальной оптической линзы, которая помогает нам получать изображение глубоких структур. Этот метод может стать революционным в области визуализации органов и тканей", – отмечает главный автор научной работы Чаманзар в пресс-релизе университета.
Дело в том, что ультразвуковые волны способны уплотнять и разреживать любую среду, через которую они проходят. При этом в более плотных областях свет распространяется медленнее, чем в разреженных.
В своей работе команда учёных показала, что этот эффект сжатия и разреживания можно использовать для создания виртуальной "линзы" прямо в биологических тканях. Кроме того, такую "линзу" можно перемещать, не повреждая ткани, лишь при помощи перенастройки ультразвуковых волн.
Это означает, что с помощью нового подхода можно будет безопасно получать изображения необходимых органов.
В будущем необходимые для реализации такого метода технические решения можно будет встраивать в портативные устройства или даже в приспособления наподобие пластыря, отмечают разработчики.
Поместив аппарат или "пластырь" на кожу человека, врач сможет получить оптическое изображение тканей и органов, расположенных под поверхностью тела.
Новый метод, скорее всего, начнёт применяться в исследованиях мозга и поверхностных подкожных структур (например, сосудов и сухожилий). Однако не стоит недооценивать его способность визуализировать и другие органы человеческого тела.
Трудно переоценить возможности новой акустооптической технологии и в научных исследованиях. Авторы считают, что предложенный ими подход позволит лучше изучить механизмы развития и возможные пути лечения нейродегенеративных заболеваний, например, болезни Паркинсона.
Результаты исследования группы Чаманзара опубликованы в открытом доступе в издании Nature Communications.
