КОГДА УЛЬТРАЗВУК ОБОЙДЕТ АБЕРРИРУЮЩИЕ СЛОИ
Ультразвуковая диагностика напоминает работу сонара. Используя высокочастотный формирователь ультразвукового луча, диагностическая система вырабатывает и направляет акустические волны в область, которая подлежит обследованию. Отражаясь от внутренних органов, их тканей и сосудов, волны меняют свои свойства, что улавливает ультразвуковой аппарат и автоматически преобразовывает в графическое изображение.
Чем ограничен стандартный УЗИ аппарат
Ультразвуковая визуализация возможна благодаря тому, что акустические волны проникают сквозь мышечные ткани и органы, однако они не способны проникнуть через кости и металл, из-за чего возможности ультразвукового оборудования ограничены. Твердые материалы, такие как хирургические металлические пластины и человеческие кости блокируют ультразвуковой луч, сильно искажая волны. В медицине такие материалы принято называть аберрирующими слоями.
В университете Северной Каролины создали принципиально новый УЗИ аппарат
Инженеры долгое время борются с проблемой аберрирующих слоев, пытаясь разработать технологию, которая сможет обойти физические характеристики аберрирующих материалов и позволит ультразвуковому излучению проникнуть сквозь металлические предметы и кости. Первыми, кому удалось достичь заметного результата в данном направлении, стали сотрудники американского Университета Северной Каролины. Ученым удалось создать структуру из метаматериалов, которая значительно повысит эффективность УЗИ.
Ученые из Северной Каролины предлагают использовать уникальный метаматериал, который имеет трубчатую структуру и мембраны со штучным путем заданными свойствами, способный нивелировать эффект аберрирующего слоя путем многократного усиления акустического сигнала. «Мы изобрели уникальный метаматериал, который позволит сонографистам существенно расширить сферу применения УЗИ аппаратов в ультразвуковой диагностике и терапевтической практике. Мы сможем оценивать кровоток в различных отделах мозга и своевременно определять онкологические новообразования, используя обычный УЗИ аппарат, – утверждает Тэрри Чэнь Шэнь, руководитель исследовательского процесса и аспирант университета Северной Каролины. Доселе это не представлялось возможным, потому что кости черепа не позволяли ультразвуковым волнам проникнуть внутрь без искажения визуализируемого изображения!»
Метаматериалы усовершенствовали обычный УЗИ аппарат
Результаты компьютерной симуляции инновационных метаматериалов, предназначенных для использования в УЗИ датчиках, показали феноменальные результаты, – использование обычных датчиков показало, что через крупные кости проходит только 28% акустических волн, в то время как оборудование с метаматериалами обеспечило проходимость сигнала с чистотой 88%. По словам соавтора исследования, доктора Юнь Цзин, этого вполне достаточно для того, чтобы преодолеть аберрирующий слой. «Технология окажется востребованной как для диагностической визуализации, так и в терапевтических целях. С её помощью диагностика опухолей головного мозга значительно упростится» – уверен специалист.
Ученые надеются, что перспективная разработка получит поддержку, так как с её помощью будет работать не только стационарный УЗИ аппарат, но и промышленные сканеры, в частности, в аэрокосмическом инжиниринге.
14.09.2016