ساعتی که درون بدن را نشان می‌دهد

سیستم‌های تصویربرداری فوتوآکوستیک، تصویری با وضوح بالا را از بدن ارائه می‌دهند، اما حجیم هستند. اکنون پژوهشگران نسخه کوچکی از آن را ساخته‌اند که در یک ساعت و البته در یک کوله‌پشتی با وزن یک نوزاد پنج‌ماهه گنجانده شده است.

به گزارش ایسنا، این دستگاه یک روش غیرتهاجمی برای سنجش عملکرد قلب است.

به عبارت ساده، تصویربرداری فوتوآکوستیک اینگونه عمل می‌کند که اول، یک جسم نور، در این مورد پالس‌های لیزر را جذب می‌کند. انرژی نوری جذب شده به گرما تبدیل می‌شود و موجب افزایش دما می‌شود. سپس انبساط ترموالاستیک منجر به انتشار امواج صوتی قابل تشخیص می‌شود. تفاوت بین اولتراسوند (امواج فراصوت) و تصویربرداری فوتوآکوستیک در این است که اولی آناتومی را مشخص می‌کند، در حالی که دومی تصاویر عملکردی و ساختاری با وضوح بالاتر را امکان‌پذیر می‌کند.

از آنجایی که تصویربرداری فوتوآکوستیک می‌تواند تا عمق ۲ تا ۳ سانتی‌متری به بافت‌ها نفوذ کند، برای اسکن عروق خونی و تخمین سطوح اکسیژن خون (اشباع اکسیژن) و همچنین تشخیص بیماری‌های پوستی و سرطان استفاده می‌شود.

اکنون پژوهشگران دانشگاه علوم و فناوری جنوبی (SUSTech) در چین، یک دستگاه فوتوآکوستیک ساخته‌اند که به اندازه کافی کوچک است که در یک ساعت قرار گیرد.

لی شی، نویسنده مسئول این مطالعه که سیستم جدید خود را تشریح می‌کند، گفت: اگرچه تصویربرداری فوتوآکوستیک به تغییرات همودینامیک بسیار حساس است، اما مشکلات در کوچک‌سازی و بهینه‌سازی رابط تصویربرداری، توسعه دستگاه‌های فوتوآکوستیک پوشیدنی را محدود کرده است. تا جایی که ما می‌دانیم، این اولین دستگاه پوشیدنی فوتوآکوستیک است که برای کاربرد‌های مراقبت‌های بهداشتی مناسب است.

منظور از همودینامیک، پویایی جریان خون است. ثبت پارامتر‌های همودینامیک مانند ضربان قلب، فشار خون و اشباع اکسیژن معیاری از عملکرد قلب را فراهم می‌کند.

دستگاه پژوهشگران شامل یک ساعت با رابط تصویربرداری، یک رایانه دستی و یک کوله‌پشتی است که لیزر و منبع تغذیه را در خود جای داده است. وزن این کوله‌پشتی ۷ کیلوگرم است و به گونه‌ای طراحی شده است که به کاربر اجازه می‌دهد بتواند آزادانه حرکت کند.

فوکوس لیزری قابل تطبیق این دستگاه به این معنی است که می‌تواند از ساختار‌های چند لایه مانند پوست تصویربرداری کند و وضوح ۸.۷ میکرومتری آن برای تصویربرداری از اکثر رگ‌های خونی ریز در پوست در یک میدان دید حداکثر با قطر حدود ۳ میلی‌متر کافی است.

داوطلبان این دستگاه فوتوآکوستیک را برای آزمایش در شرایط مختلف، مانند هنگام راه رفتن یا زمانی که یک کاف به صورت موقت جریان خون به بازو را مسدود می‌کند، استفاده کردند. آزمایش‌ها نشان داد که این سیستم به اندازه کافی قابل استفاده، فشرده و پایدار است تا امکان حرکت آزاد را فراهم کند.

شی می‌گوید: سیستم‌های تصویربرداری پوشیدنی مینیاتوری مانند آنچه که ما توسعه داده‌ایم، می‌توانند به طور بالقوه توسط مراکز بهداشتی اجتماعی برای تشخیص اولیه بیماری یا برای نظارت طولانی‌مدت پارامتر‌های مربوط به گردش خون در بیمارستان مورد استفاده قرار گیرند و بینش‌های ارزشمندی را برای اطلاع از درمان بیماری‌های مختلف ارائه دهند.

وی افزود: این نوع سیستم با توسعه بیشتر همچنین می‌تواند برای تشخیص زودهنگام بیماری‌های پوستی مانند پسوریازیس و ملانوما یا برای تجزیه و تحلیل سوختگی مفید باشد.

پژوهشگران در حال کار روی ایجاد سیستمی با منبع لیزری حتی کوچکتر و نرخ تکرار پالس بالاتر هستند که در عین بهبود ایمنی و وضوح، سیستم را فشرده‌تر و سبک‌تر می‌کند. در نهایت، هدف آن‌ها کنار گذاشتن کوله‌پشتی است.

شی می‌گوید: با توجه به توسعه سریع فناوری مدرن لیزر دیودی و فناوری اطلاعات الکترونیکی، ساخت ساعت فوتوآکوستیک پیشرفته‌تر و هوشمندتر که نیازی به کوله‌پشتی نداشته باشد، کاملاً امکان‌پذیر خواهد بود.

آن‌ها همچنین به دنبال بهبود دستگاه خود هستند تا بتواند فعالیت‌های بدنی شدیدتری مانند دویدن و پریدن را تحمل کند و ترکیب پارامتر‌های همودینامیک بیشتر را از جمله ارزیابی کیفی تعداد و حجم رگ‌های خونی که از استفاده سیستم در تشخیص زودهنگام سرطان و بیماری‌های قلبی عروقی پشتیبانی می‌کند، ممکن کند.

این مطالعه در مجله Optics Letters منتشر شده است.