Разработан новый томограф для диагностики онкологии

Одно из перспективных применений нового устройства — биомедицинские приложения, позволяющие без хирургического вмешательства с высокой чувствительностью обнаружить раковую опухоль и точно показать ее границы в формате УЗИ–сканирования, а также визуализировать сосуды при операциях. Результаты опубликованы в международном научном журнале Photoacoustics.

Аппарат, разработанный в лаборатории лазерных ультразвуковых методов интроскопических исследований НИТУ "МИСиС", принципиально может быть использован для обнаружения онкологических опухолей, а также для онлайн визуализации кровеносных сосудов пациента, диагностики введения медицинских игл или других инструментов в сосуды при различных процедурах, например шунтировании или стентировании.

Разработка решает проблему слабой контрастности и низкого разрешения изображений многих биологических тканей и органов, получаемых при помощи стандартного УЗИ. В сравнении с обычным ультразвуковым исследованием новая технология предоставляет врачу не только стандартные УЗИ–изображения, но и дополнительную информацию о тех тканях, которые слабо различимы акустически (при помощи ультразвука), но при этом имеют разную поглощающую способность. К таким тканям относятся и раковые опухоли.

Вся система основана на известном физическом явлении - оптико-акустическом эффекте. Он заключается в следующем: лазерное излучение очень короткой длительности поглощается в облучаемом объекте (в данном случае — живых тканях организма), что приводит к быстрому нагреву участка этого объекта. Нагрев приводит к расширению вещества тканей и соответствующему возбуждению ультразвуковых волн. Таким образом, облучение короткими лазерными импульсами приводит к "вибрации" участка ткани и излучению ими ультразвука. Грубо говоря, живой орган «пищит» на сверхвысоких тонах.

"В установке лазерное излучение используется для возбуждения ультразвука в двух режимах. В первом, оптико–акустическом, свет поглощается непосредственно в изучаемом объекте (при этом "вибрировать" начинает небольшой участок кровеносного сосуда или опухоли). Возбуждаемые таким образом волны регистрируются множеством приемников (специальной акустической антенной), а сигналы с этих элементов используются в дальнейшем для построения точных изображений объекта, обеспечивающих контраст по поглощению света — рассказал один из соавторов, инженер лаборатории лазерных ультразвуковых методов интроскопических исследований НИТУ "МИСиС" Василий Зарубин — Во втором, лазерном ультразвуковом режиме, свет поглощается уже в специальной пластинке, и она начинает "вибрировать". Возбужденные в ней волны используются для исследования объекта способом, схожим со стандартным УЗИ. При этом ультразвуковые волны рассеиваются неоднородностями объекта, и принимаются той же самой акустической антенной. Сигналы с нее используются для построения финальных лазерных ультразвуковых изображений".

Аппарат позволяет получать два типа изображений одновременно — оптико–акустические и лазерные ультразвуковые. Изображения первого типа обеспечивают оптический контраст — позволяют хорошо различать участки, по–разному поглощающие оптическое излучение. Второй тип изображений (лазерный ультразвуковой) обеспечивает акустический контраст, что позволяет хорошо различать участки, по–разному отражающие ультразвуковые волны. Соответственно, изображение, полученное на новом приборе как комбинация этих двух типов, предоставляет врачам значительно больше информации для диагностики в сравнении со стандартным УЗИ.

В настоящее время научный коллектив занимается улучшением характеристик экспериментального прототипа системы,адаптацией его под конкретные задачи и поиском перспективных потребителей.

СПРАВОЧНО
НИТУ "МИСиС" в 2018 г. отметил 100–летие со дня основания Московской горной академии, преемником которой является. Сегодня Уиверситет — один из наиболее динамично развивающихся научно–образовательных центров страны. Находясь в числе лидеров технологического образования России, НИТУ "МИСиС" также представляет собой полноценный научный центр. Университет занимает ведущие позиции в мире в предметных рейтингах THE, QS и ARWU сразу по десяти направлениям.
НИТУ "МИСиС" успешно реализует совместные проекты с крупнейшими российскими и зарубежными высокотехнологичными компаниями.

Источник: Пресс–релиз НИТУ "МИСиС"