Handsonde kann detaillierte Bilder der Blutgefäße und andere innere Körperteile ohne sperrige , teure Instrumente zu produzieren

Eine neue Handsonde durch ein Team von Hochschule und Industrie -Forscher in den Niederlanden und Frankreich entwickelt wurde, könnte Ärzte direkt in die Handflächen geben leistungsstarke neue Imaging-Funktionen . Das Abbildungssystem , das in einem Artikel in der optischen Society (OSA) veröffentlicht Open-Zugang Zeitschrift Optics Express beschrieben wird , schrumpft eine Technologie, die einmal gefüllt eine ganze Labortisch auf einem Computer-Bildschirm und eine kleine Sonde über die Größe von einem Hefter .


Photoakustische / Ultraschallbilder mit dem neuen System aufgenommen wurden, zeigen eine menschliche Fingergelenk aus verschiedenen Blickwinkeln . Die Bilder auf der rechten Seite ( b und d) zeigen anatomischen Strukturen von dem Ultraschall ergab . Die Abbildungen auf der linken (a und c ) zeigen die Photoakustik Datenüberlagerung der Ultraschalldaten . Die leuchtend gelb und rot an der Spitze des Fingers zeigen die Haut und den Blutgefäßen , die parallel zu dem Finger .
Bildnachweis: Pim van den Berg / Khalid Daoudi

Das neue Gerät kombiniert zwei bildgebende Verfahren : Ultraschall und Photoakustik . Ultraschall ist eine etablierte Technologie, die , wie Schallimpulse echo off internen Körperteile analysiert . Es ist gut zu enthüllen anatomischen Strukturen und ist vielleicht am meisten vertraut , wird das Bild in einem Mutterleib verwendet einen sich entwickelnden Fötus .

Photoakustik ist ein relativ neues bildgebendes Verfahren , immer noch seinen Weg in Richtung breite klinische Anwendungen. In photoakustische Bildgebung, kurze Lichtpulse erwärmen innere Gewebe . Der geringe Temperaturänderung führt zu einer Änderung des Drucks , was wiederum eine Welle von Ultraschall , die analysiert werden können, um Informationen über die internen Abläufe des Körpers zu offenbaren . Da diese Technik wird schließlich Ultraschallwellen als auch , können vorhandene Technologie zur Analyse und Anzeige der Bilder ist.

Der Vorteil der Photoakustik ist, dass es wichtige medizinische Informationen, die andere Abbildungstechniken nicht , einschließlich der Anwesenheit von Molekülen wie Hämoglobin und Melanin und Submillimeter- Netzarchitektur der Blutgefäße mehrere Zentimeter unter der Haut zeigen . In Kombination mit spektroskopischen Messungen kombiniert werden, kann der Photoakustik auch quantifizieren Hämoglobin-Sauerstoffsättigung im Einzelgefäße, wodurch Stoffwechsel Informationen , die hilfreich für die Überwachung sein könnte Tumor Fortschreiten zum Beispiel.


Die neue Abbildungssystem besteht aus einer Handsonde (rechts ) , und einer Ultraschallscananzeigesystem( links) . Es kann leicht zwischen Räumen in einer Klinik transportiert werden.
Bildnachweis: Pim van den Berg / Khalid Daoudi

Trotz dieser Vorteile , die Kosten und die Größe der meisten photoakustische Systeme beschränken ihre Verbreitung , sagte Khalid Daoudi , ein Forscher in der Biomedizin Photonic Imaging Group an der Universität Twente in den Niederlanden . Die meisten Systeme auf dem Markt, kostspielige und sperrige Laser, die die Systeme unpraktisch für Point-of- Care-Diagnostik zu machen. "Unsere Forschung richtet , durch diese hemmende Faktoren brechen", sagte Daoudi .

Das Projekt wurde als Kooperation zwischen der Universität Twente und drei europäische Unternehmen : ESAOTE Europa , ein Hersteller von medizinischen Diagnosesystemen, Quantel , ein Hersteller von Festkörperlasern und Silios Technologies, einem Hersteller von optischen Komponenten .

Schlüsselinnovation des Teams , die sie zu drastisch verringern das System erlaubt, war der Entwurf eines ultrakompakten Laser auf Basis eines effizienten und kostengünstigen Laserdiode. Durch das Stapeln mehrerer Dioden , um die Leistung zu erhöhen und sorgfältig entwerfen optische Elemente , um den Laserstrahl zu formen , konnte das Team um Laserpulse mit Energien erzeugen als je zuvor mit Diodentechnologie erreicht worden war .

Diodenlaser können auch viele Laserimpulsepro Sekunde , was wiederum ermöglicht, eine Echtzeitabbildung , einen weiteren Vorteil des neuen Systems , bekannt Daoudi .

Die Forscher testeten die Abbildungsleistung des Systems in verschiedenen Arten von Phantomen - Materialien entwickelt, um die optischen Eigenschaften eines Gewebes nachahmen - und in einem gesunden menschlichen Fingergelenks .

Die neue Kompaktsonde und Imaging-System kann leicht zwischen Räumen in einer klinischen Umgebung transportiert werden , ein attraktives Merkmal für die zukünftige Kommerzialisierung , sagte der Forscher.

Das Team arbeitet mit einem europäischen Konsortium aus industriellen und akademischen Partnern , um die nächsten Schritte von der Forschung in die Vermarktungsphase zu nehmen. Das derzeitige System arbeitet mit einer einzigen Wellenlänge im nahen Infrarot , aber das Team hat Pläne , um das Design zu Multi-Wellenlängen -Bildgebung erweitern.

" Einige Anwendungen sind gezielte rheumatoider Arthritis in Fingergelenken , Onkologie, Herz-Kreislauf -Erkrankungen und Brandwunden ", sagte Daoudi .