Исследователи разработали инновационный ручной сканер, способный генерировать высокодетализированные 3D-фотоакустические изображения всего за несколько секунд. Это открытие открывает новые возможности для использования сканера в клинических условиях и позволяет проводить более раннюю диагностику заболеваний.
Фотоакустическая Томография в Реальном Времени
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Biomedical Engineering, команда учёных демонстрирует, что их технология позволяет врачам получать снимки фотоакустической томографии (ПАТ) в режиме реального времени. Это позволяет получать точные и сложные изображения кровеносных сосудов, помогая информировать пациентов.
Принцип Работы ПАТ
Фотоакустическая томография использует лазерные ультразвуковые волны для визуализации тонких изменений в венах и артериях размером менее миллиметра и глубиной до 15 мм в тканях человека. Существующие технологии ПАТ были медленными и не позволяли получать 3D-изображения достаточно высокого качества.
Преимущества Новых Технологий
Новый сканер способен диагностировать рак, сердечно-сосудистые заболевания и артрит в течение трёх-пяти лет при условии дальнейших испытаний. Он также может помочь в оценке воспалительного артрита, визуализируя все 20 суставов пальцев обеих рук за несколько минут, что значительно сокращает время обследования для пожилых пациентов.
Доклинические Испытания
В ходе исследования команда протестировала сканер на 10 пациентах с диабетом 2 типа, ревматоидным артритом или раком молочной железы, а также на семи здоровых добровольцах. У трёх пациентов с диабетом 2 типа сканер смог создать подробные трёхмерные изображения микроциркуляторного русла стоп, выделив деформации и структурные изменения в сосудах.
Осложнения Диабета
Эндрю Пламб (Andrew Plumb), сотрудник кафедры медицинской визуализации и радиолог-консультант, отмечает, что одним из осложнений диабета является низкий кровоток в конечностях, что приводит к повреждению крошечных кровеносных сосудов. Фотоакустическая визуализация может помочь в ранней диагностике и понимании прогрессирования заболевания.
Потенциал Революции
С момента своего появления в 2000 году ПАТ уже давно считается потенциальным инструментом, способным революционизировать наше понимание биологических процессов и улучшить клиническую оценку рака и других серьёзных заболеваний. Он работает с использованием фотоакустического эффекта, поглощая свет и создавая звуковые волны.
Принцип Работы ПАТ-Сканера
ПАТ-сканеры работают, стреляя очень короткими лазерными импульсами по биологическим тканям. Часть этой энергии поглощается, вызывая небольшое увеличение тепла и давления, что генерирует слабую ультразвуковую волну, содержащую информацию о ткани. Весь процесс происходит всего за доли секунды.
История Открытия
В более ранних исследованиях физики и инженеры обнаружили, что ультразвуковую волну можно обнаружить с помощью света. В начале 2000-х годов они разработали систему, где звуковая волна вызывает мельчайшие изменения толщины тонкой пластиковой плёнки, которые можно измерить с помощью точно настроенного лазерного луча. Результаты выявили тканевые структуры, которые ранее не наблюдались.
Применение ПАТ в Медицине
При некоторых состояниях, таких как заболевания периферических сосудов (ЗПС), ранние признаки изменений в крошечных кровеносных сосудах невозможно увидеть с помощью традиционных методов визуализации. ПАТ-изображения позволяют это сделать, предлагая возможность лечения до повреждения тканей и избежания плохого заживления ран и ампутации.
Литература:
A fast all-optical 3D photoacoustic scanner for clinical vascular imaging, Nature Biomedical Engineering (2024). DOI: 10.1038/s41551-024-01247-x
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗМЦ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
