MIT bygger laserbaseret system til ikke-kontakt

For nylig har forskere ved MIT's Lincoln Laboratory og samarbejdspartnere ved Massachusetts General Hospitals (MGH) Center for Ultrasound Research and Translation (CURT) udviklet en ny type medicinsk billedbehandlingsenhed: non-contact laser ultrasound (NCLUS).
Dette laserbaserede ultralydssystem siges at give billeder af indre kropstræk såsom organer, fedt, muskler, sener og blodkar. Systemet kan også måle knoglestyrke og potentielt spore forskellige stadier af sygdom.

"Vores patenterede hudsikre lasersystemkoncept er designet til at transformere medicinsk ultralyd ved at overvinde begrænsningerne ved traditionelle kontaktprober," forklarer hovedforsker Robert Haupt, en seniormedarbejder i Lincoln Laboratory's Active Optical Systems Group.
Robert Haupt og seniormedarbejder Charles Wynn er medopfindere af teknologien, og Matthew Stowe, vicegruppeleder, er ansvarlig for teknisk ledelse og tilsyn med NCLUS-programmet. rajan Gurjar er systemintegratorleder, og Jamie Shaw, Bert Green, Brian Boitnott (nu ved Stanford University) og Jake Jacobsen samarbejdede om optisk og mekanisk konstruktion og systemkonstruktion.
Mens state-of-the-art medicinske ultralydssystemer kan skelne vævstræk inden for få millimeter, har denne teknologi nogle begrænsninger. Berøringsfri laserultralyd (NCLUS) kan på den anden side reducere behovet for sonografer og mindske operatørvariabiliteten ved at fuldautomatisere ultralydsbilledoptagelsesprocessen. Laserpositionering kan gengives nøjagtigt, hvilket eliminerer variabiliteten af ​​gentagne målinger. Fordi målingen er uden kontakt, er der ingen lokaliseret vævskomprimering eller billedforvrængning forbundet med den. I lighed med MR og CT anvender ikke-kontakt laser ultralyd (NCLUS) desuden hudmarkører til at give en fast referencerammefunktion til at reproducere og sammenligne gentagne scanninger over tid. For at understøtte denne sporingsfunktion udviklede laboratorieteamet software til at behandle ultralydsbilleder og detektere eventuelle ændringer mellem billederne.
Berøringsfri laserultralyd (NCLUS) kræver hverken manuel tryksætning eller koblingsgel (hvilket er påkrævet til kontaktprober), så det er også velegnet til patienter, der har smertefulde eller følsomme kropsdele, er i en skrøbelig tilstand eller er i fare af infektion. Denne teknologi tillader billeddannelse af forbrændings- eller traumepatienter, patienter med direkte åbninger til dybt væv under operationen, for tidligt fødte spædbørn, der kræver intensiv pleje, patienter med nakke- og rygmarvsskader og patienter med fjerntliggende infektionssygdomme.
Ved hjælp af en pulserende laser transmitteres lysenergi gennem luften til overfladen af ​​huden, hvor lyset hurtigt absorberes, når det kommer ind i huden. Lysimpulsen forårsager øjeblikkelig lokaliseret opvarmning og deformerer hurtigt huden gennem en termoelastisk proces, som igen genererer ultralydsbølger, der fungerer som en ultralydskilde.
Lysimpulsen genererer tilstrækkelig ultralydseffekt ved en frekvens, der kan sammenlignes med faktisk medicinsk ultralyd, uden at forårsage smerte i huden. Forskerholdet patenterede valget af optiske bærebølgelængder, og den fotoakustiske proces er designet til at producere en ensartet kilde til ultralyd, uafhængig af hudfarve eller vævsruhed.
Ultralydsekkoer, der vender tilbage fra vævet, vises som lokaliserede vibrationer på hudoverfladen, som måles af et meget følsomt, dedikeret laser-dopplervibrometer.