Hodinky, ktoré umožnia vidieť krvné cievy vo vysokom rozlíšení
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 18. 3. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Fotoakustické zobrazovacie systémy umožňujú nahliadnuť do tela s vysokým rozlíšením, no sú objemné. Vedci teraz vyvinuli miniaturizovanú verziu tejto technológie, ktorá sa zmestí do hodiniek, pričom hardvér sa nachádza v batohu, ktorý má rovnakú hmotnosť ako priemerné päťmesačné dieťa. Zariadenie predstavuje neinvazívny spôsob merania toho, ako dobre pracuje srdce.
Jednoducho povedané, fotoakustické zobrazovanie funguje tak, že najprv objekt absorbuje svetlo, v tomto prípade laserové impulzy. Absorbovaná optická energia sa premení na teplo, čím sa zvýši teplota. Potom termoelastická expanzia vedie k emisii detegovateľných zvukových vĺn. Rozdiel medzi ultrazvukovým a fotoakustickým zobrazovaním je v tom, že prvé identifikuje anatómiu, zatiaľ čo druhé umožňuje funkčné a štrukturálne zobrazenie s vyšším rozlíšením.
Keďže fotoakustické zobrazovanie dokáže preniknúť do tkanív do hĺbky 2 - 3 cm, používa sa na skenovanie ciev a odhad úrovne okysličenia krvi (saturácie kyslíkom), ako aj na diagnostiku kožných ochorení a rakoviny. Čínski výskumníci z Južnej univerzity vedy a techniky (SUSTech) teraz vyvinuli fotoakustické zobrazovacie zariadenie, ktoré je dostatočne malé na to, aby sa zmestilo dokonca do hodiniek.
„Hoci je fotoakustické zobrazovanie mimoriadne citlivé na zmeny hemodynamiky, ťažkosti s miniaturizáciou a optimalizáciou zobrazovacieho rozhrania obmedzili vývoj nositeľných fotoakustických zariadení,“ povedal Lei Xi, zodpovedajúci autor štúdie, v ktorej výskumníci načrtli nový systém. „Podľa našich najlepších vedomostí ide o prvé nositeľné fotoakustické zariadenie, ktoré je vhodné na použitie v zdravotníctve.“
Hemodynamika je dynamika toku krvi. Zaznamenávanie hemodynamických parametrov, ako je srdcová frekvencia, krvný tlak a nasýtenie kyslíkom, poskytuje meradlo toho, ako dobre srdce pracuje.
Zariadenie pritom pozostáva z hodiniek so zobrazovacím rozhraním, vreckového počítača a batohu, v ktorom sa nachádza laser a napájací zdroj (hmotnosť batohu je 7 kg). Je navrhnuté tak, aby sa jeho nositeľ mohol voľne pohybovať. Vďaka prispôsobiteľnému zameraniu lasera je zariadenie schopné zobrazovať viacvrstvové štruktúry, ako je koža, a jeho rozlíšenie 8,7 µm je dostatočné na zobrazenie väčšiny drobných ciev v koži v maximálnom zornom poli s priemerom približne 3 mm.
Dobrovoľníci nosili fotoakustické zariadenie, aby ho otestovali za rôznych podmienok, napríklad pri chôdzi alebo keď manžeta dočasne zablokovala prietok krvi do ramena. Testy preukázali, že systém je použiteľný, kompaktný a dostatočne stabilný na to, aby umožňoval voľný pohyb.
„Miniatúrne nositeľné zobrazovacie systémy, ako je ten, ktorý sme vyvinuli, by mohli potenciálne využívať komunitné zdravotnícke centrá na predbežnú diagnostiku chorôb alebo na dlhodobé monitorovanie parametrov súvisiacich s krvným obehom v rámci nemocničného prostredia, čo by ponúklo cenné poznatky na informovanie o liečbe rôznych chorôb,“ povedal Xi. „Po ďalšom vývoji by tento typ systému mohol byť užitočný aj na včasné odhalenie kožných ochorení, ako je psoriáza a melanóm, alebo na analýzu popálenín.“
Výskumníci pracujú na vytvorení systému s ešte menším laserovým zdrojom a vyššou frekvenciou opakovania impulzov. Vďaka tomu by bol systém kompaktnejší a ľahší a zároveň by sa zlepšila bezpečnosť a rozlíšenie. Nakoniec to zahŕňa aj odstránenie batohu.
„Vzhľadom na rýchly vývoj modernej technológie laserových diód a elektronických informačných technológií by malo byť úplne možné vyvinúť pokročilejšie a inteligentnejšie fotoakustické hodinky, ktoré nebudú vyžadovať batoh,“ dodal Xi.
Vedci sa tiež snažia vylepšiť svoje zariadenie, aby vydržalo náročnejšie fyzické aktivity, ako je beh a skoky. A plánujú zahrnúť aj viac hemodynamických parametrov, vrátane kvalitatívneho hodnotenia počtu a objemu ciev. To by podporilo využitie systému pri včasnej diagnostike rakoviny a kardiovaskulárnych ochorení.
Štúdia bola nedávno uverejnená v magazíne Optics Letters.
