Современная медицинская визуализация вынуждена идти на компромиссы между детализацией, скоростью, глубиной проникновения и безопасностью. Одни методы ясно показывают форму тканей, другие — их функциональные особенности, но крайне редко эти возможности сочетаются в одном инструменте. Новая технология визуализации предлагает изменить этот баланс, объединив анатомическую и функциональную информацию в единую цветную трёхмерную картину.
Разработка открывает возможность одновременно наблюдать структуру тканей и работу сосудистой системы, что особенно важно для ранней диагностики и мониторинга заболеваний.
Методы
В основе нового подхода лежит технология RUS-PAT — сочетание ротационной ультразвуковой томографии и фотоакустической томографии. Метод объединяет два физических принципа получения изображения.
Ультразвук используется для точного отображения структуры тканей, тогда как фотоакустическая томография позволяет визуализировать функциональное состояние сосудов. Фотоакустическая часть основана на том, что молекулы, поглощающие свет, после коротких лазерных импульсов начинают вибрировать и испускать акустические волны. Эти сигналы регистрируются и преобразуются в изображения, отражающие распределение кровеносных сосудов и особенности кровотока.
Описание технологии и результаты работы опубликованы в Nature Biomedical Engineering.
Результаты
Исследователи показали, что объединённая система позволяет получать трёхмерные изображения человеческого тела менее чем за одну минуту. Глубина визуализации достигает примерно четырёх сантиметров, а использование эндоскопической доставки света потенциально расширяет возможности метода для исследования более глубоких структур.
По сравнению со стандартным ультразвуком, который в основном даёт двумерное изображение формы тканей, RUS-PAT позволяет одновременно видеть геометрию и функциональное состояние сосудов. В отличие от компьютерной томографии и МРТ, метод не требует контрастных веществ, не использует ионизирующее излучение и может применяться повторно без существенной нагрузки на пациента.
Механизмы
Ключевым инженерным решением стала система вращающихся дугообразных ультразвуковых детекторов. Такая конфигурация имитирует работу полусферического приёмника, сохраняя при этом простоту конструкции и снижая стоимость по сравнению с традиционными многоканальными ультразвуковыми массивами.
Фотоакустическая и ультразвуковая части используют одни и те же детекторы, что позволяет синхронизировать структурную и функциональную информацию. Это делает возможным получение комплексного изображения без усложнения аппаратной части.
Значение
Разработчики отмечают широкий потенциал клинического применения технологии. В онкологии метод может одновременно показывать расположение опухоли и особенности её сосудистой активности. При диабетической нейропатии RUS-PAT позволяет оценивать как структуру нервов, так и уровень кислородного снабжения тканей. В исследованиях мозга технология даёт возможность изучать анатомию и динамику кровотока одновременно.
Высокая скорость сканирования и неинвазивность делают метод перспективным для регулярного мониторинга состояния пациентов.
Заключение
Новая система визуализации демонстрирует, что структурное и функциональное изображение человеческого тела может быть объединено в одном быстром и безопасном методе. RUS-PAT приближает цветную трёхмерную визуализацию внутренних процессов к клинической практике и открывает новые возможности для диагностики, мониторинга и фундаментальных исследований, отчасти пересекающихся с достижениями, описанными в работе Учёные опубликовали результаты МРТ-сканирования головного мозга с самым высоким разрешением, где демонстрируются возможности высокоточного визуального исследования нейроанатомии человека.
Источник
- Yang Zhang, Shuai Na, Jonathan J. Russin, Karteekeya Sastry, Li Lin, Junfu Zheng, Yilin Luo, Xin Tong, Yujin An, Peng Hu, Konstantin Maslov, Tze-Woei Tan, Charles Y. Liu, Lihong V. Wang. Rotational ultrasound and photoacoustic tomography of the human body. Nature Biomedical Engineering, 2026; DOI: 10.1038/s41551-025-01603-5
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики ООО «ВеронаМед» (г. Санкт-Петербург), главный редактор Medical Insider, а также автор статей.
E-mail для связи – xuslan@yandex.ru;