MIT bygger laserbasert system for ikke-kontakt

Nylig har forskere ved MITs Lincoln Laboratory og samarbeidspartnere ved Massachusetts General Hospital (MGH) Center for Ultrasound Research and Translation (CURT) utviklet en ny type medisinsk bildebehandlingsenhet: non-contact laser ultrasound (NCLUS).
Dette laserbaserte ultralydsystemet sies å gi bilder av indre kroppstrekk som organer, fett, muskler, sener og blodårer. Systemet kan også måle beinstyrke og potensielt spore ulike stadier av sykdom.

"Vårt patenterte hudsikre lasersystemkonsept er designet for å transformere medisinsk ultralyd ved å overvinne begrensningene til tradisjonelle kontaktprober," forklarer hovedetterforsker Robert Haupt, en seniormedarbeider i Lincoln Laboratorys Active Optical Systems Group.
Robert Haupt og seniormedarbeider Charles Wynn er medoppfinnere av teknologien, og Matthew Stowe, nestledergruppeleder, er ansvarlig for teknisk ledelse og tilsyn med NCLUS-programmet. rajan Gurjar er systemintegratorleder, og Jamie Shaw, Bert Green, Brian Boitnott (nå ved Stanford University) og Jake Jacobsen samarbeidet om optisk og mekanisk konstruksjon og systemkonstruksjon.
Mens state-of-the-art medisinske ultralydsystemer kan skille vevstrekk innen noen få millimeter, har denne teknologien noen begrensninger. Berøringsfri laserultralyd (NCLUS), på den annen side, kan redusere behovet for sonografer og redusere operatørvariabiliteten ved å fullautomatisere ultralydbildeinnsamlingsprosessen. Laserposisjonering kan reproduseres nøyaktig, og eliminerer dermed variasjonen ved gjentatte målinger. Fordi målingen er uten kontakt, er det ingen lokalisert vevskomprimering eller bildefunksjonsforvrengning forbundet med den. I tillegg, i likhet med MR og CT, bruker ikke-kontakt laser ultralyd (NCLUS) hudmarkører for å gi en fast referanserammefunksjon for å reprodusere og sammenligne gjentatte skanninger over tid. For å støtte denne sporingsfunksjonen utviklet laboratorieteamet programvare for å behandle ultralydbilder og oppdage eventuelle endringer mellom bildene.
Berøringsfri laserultralyd (NCLUS) krever verken manuell trykksetting eller koblingsgel (som er nødvendig for kontaktprober), så den er også godt egnet for pasienter som har smertefulle eller sensitive kroppsdeler, er i en skjør tilstand eller er i faresonen. av infeksjon. Denne teknologien tillater avbildning av brannskader eller traumepasienter, pasienter med direkte åpninger til dypt vev under operasjon, premature spedbarn som krever intensivbehandling, pasienter med nakke- og ryggradsskader og pasienter med fjerntliggende infeksjonssykdommer.
Ved hjelp av en pulserende laser overføres lysenergi gjennom luften til overflaten av huden, hvor lyset raskt absorberes når det kommer inn i huden. Lyspulsen forårsaker øyeblikkelig lokalisert oppvarming og deformerer raskt huden gjennom en termoelastisk prosess, som igjen genererer ultralydbølger som fungerer som en ultralydkilde.
Lyspulsen genererer tilstrekkelig ultralydeffekt ved en frekvens som kan sammenlignes med faktisk medisinsk ultralyd uten å forårsake smerte i huden. Forskerteamet patenterte valget av optiske bærebølgelengder, og den fotoakustiske prosessen er designet for å produsere en konsistent kilde til ultralyd, uavhengig av hudfarge eller ruhet i vevet.
Ultralydekko som kommer tilbake fra vevet, vises som lokaliserte vibrasjoner på hudoverflaten, som måles av et svært følsomt, dedikert laser-dopplervibrometer.