Jedinstveni uređaj. Njemački naučnici razvili su novu metodu multispektralne optičko-akustične tomografije

Uređaj su kreirali fizičari u Međunarodnom naučnom i obrazovnom laserskom centru Moskovskog državnog univerziteta. M.V. Lomonosova na osnovu dva odavno poznata fenomena. Prvo, kancerogeni tumor intenzivnije upija svjetlost i toplinu od zdravog tkiva, koje ima nižu koncentraciju u krvi i više kisika.

Osim toga, poznato je da kada se zagriju, sva tijela ne samo da se šire, već i emituju zvuk. Sjetimo se, na primjer, kako zviždi kipući kotlić. Štaviše, sporo zagrijavanje proizvodi slab zvuk. Brže - jače. I trenutno daje snažan akustični talas.

Dakle, "pjevački tomograf" svojim laserskim snopom gotovo trenutno zagrijava tkivo koje se ispituje: za stoti dio mikrosekunde - za jednu desetinu stepena. Budući da svaki tumor sadrži više krvi nego zdravo tkivo, on se više zagrijava. A zvuk koji dolazi iz njega je dva do tri puta jači. Uhvaćen je ultra-osjetljivim akustičnim sistemom tomografa. Ovo "elektronsko uho" precizno određuje lokaciju tumora.

Zvučni signal na ekranu računara pretvara se u sliku. Jarko žuta mrlja u krvavocrvenom okviru na crnoj pozadini izgleda kao kosmički pejzaž. Možete mu se čak i diviti, ako ne znate da je to slika kancerogenog tumora. Stotine je puta kontrastniji od bilo koje njene slike napravljene već poznatim metodama.

Ovo opšti princip dejstva uređaja“, objašnjava rukovodilac projekta, doktor fizičko-matematičkih nauka Aleksandar Karabutov. - U stvarnosti, tomografija se odvija u dva koraka. Prvo, laserski snop određene valne dužine skenira pacijentova prsa. Za sada je ovo samo potraga za nehomogenostima. Ako tomograf "čuje" nagli porast zvuka, to znači da je pronađeno sumnjivo mjesto. Ali šta je to? Maligna ili benigna formacija? Prebacujemo uređaj na drugi talas, koji provjerava nivo kisika u krvi u pronađenom tumoru. Ako je manji od normalnog, to je rak. Ovo pokazuje tomograf. Ponovo „peva“, ali ovaj put „ne svojim glasom“: tembar se značajno menja. Ali ako je koncentracija kisika viša od normalne, tada je tembar zvuka potpuno drugačiji. Ovo je najvjerovatnije samo mastopatija.

Obični laboratorijski asistent može obraditi akustične signale. I u roku od nekoliko minuta dobićete na ekranu računara sliku tumora - ako postoji, naravno - veličine od 2 milimetra na dubini do 7 centimetara. I također saznajte da li je benigna ili ne. Sve ovo je potpuno bez štete za pacijenta. I bezbolno. U ovom "četiri u jednom" leži jedinstvenost "pjevajućeg tomografa".

Poređenja radi, iste dijagnostičke tehnologije hvatanja rendgenskih zraka ili neutrona, kao i svako radioaktivno zračenje, nisu bezopasne čak ni za zdrava osoba. A moderna sredstva, na primjer, optička dijagnostika, omogućavaju određivanje tumora od najmanje pet milimetara. Štaviše, rak dojke, koji još nije metastazirao, iznosi samo tri milimetra. Još je teže razlikovati takvo "zrno pijeska" optičkom metodom ako leži na dubini od, na primjer, šest centimetara. Na kraju krajeva, snop mora proći kroz cijelu žensku dojku - naprijed-nazad. A ovo je medij koji raspršuje svjetlost. Na putu do tamo se rasipa milion puta, a nazad - takođe milion puta. Ali zvuk nema ozbiljne distorzije. Stoga, optički signal pretvoren u akustični signal pruža mnogo veću dijagnostičku točnost.

Upravo nagrađen nobelova nagrada Nuklearna magnetna tomografija, iako je apsolutno bezopasna, daje trodimenzionalnu sliku tumora koji se nalazi na bilo kojoj dubini. Ali ima i vrlo značajan nedostatak: ono što je dobro za istraživanje mozga ne uspijeva kod mamografije. NMT studija traje dvadeset minuta: pacijent diše, krv pulsira, a koncentracija i nivo kiseonika se menjaju. Slika se dobija sa značajnim izobličenjem. Dešava se da se nuklearni magnetni tomogram koristi za dijagnosticiranje raka, ali tada biopsija daje negativan zaključak.

Da, dobijamo samo dvodimenzionalnu sliku, kaže Aleksandar Karabutov, ali praktično bez izobličenja. Uostalom, u trećini sekunde ne dolazi do prejakih fizioloških promjena u ispitivanom tkivu. Naš tomograf ne zamjenjuje sve poznate, već ih nadopunjuje.

Do sada, "pjevački tomograf" postoji samo u laboratorijska verzija. Pa ipak, na njemu je već testirano dvadesetak dobrovoljaca sa sumnjom na maligne tumore. Uređaj nikada nije napravio grešku. I sljedeća priča je izašla sa jednom od žena. Različiti testovi su pokazali da ima rak. Ali gdje se krio nije se moglo otkriti ni na jedan poznati način. Ispostavilo se da je iza silikonskog implantata. Ovo je objavio laserski optičko-akustični tomograf.

Laserska tomografija kao metoda za dijagnostiku bolesti

Tomografija (grč. tomos sloj, komad + graphiō pisati, prikazivati) je metoda nedestruktivnog sloj-po-slojnog ispitivanja unutrašnje strukture objekta kroz ponovljenu transiluminaciju u različitim pravcima koji se ukrštaju (tzv. skenirajuća transiluminacija).

γ-kvant 511 keV	tomografija

Vrste tomografije

Danas se organi unutar tijela dijagnosticiraju uglavnom rendgenskim (rendgenskim), magnetnom rezonancom (MRI) i ultrazvukom (UT). Ove metode imaju visoku prostornu rezoluciju, dajući precizne strukturne informacije. Međutim, oni imaju jedan zajednički nedostatak: ne mogu utvrditi da li je određeno mjesto tumor, i, ako jeste, onda da li je maligno?. Osim toga, rendgenska tomografija se ne može koristiti prije 30. godine života.

MULTIMODALNOST! Kombinovana upotreba različitih metoda - one sa dobrom prostornom rezolucijom

Elektronski snop CT – 5. generacija

Frontalni CT (lijevo), PET (u sredini) i Kombinovani PET/CT

(desno), prikazuje raspodjelu pozitrona koje emituje 18 F-fluorodioksid glukoza superponirana na CT

Laserska optička tomografija

Optička, a prvenstveno interferencijalna mjerenja dala su značajan doprinos razvoju fizičke i instrumentalne optike, kao i unapređenju mjerne tehnologije i mjeriteljstva. Ova mjerenja imaju izuzetno visoku tačnost u širokom rasponu mjerenih veličina, zahvaljujući korištenju talasne dužine svjetlosti kao mjere i tehnički lakoj za reprodukciju u laboratorijskim i proizvodnim uvjetima. Upotreba lasera ne samo da je omogućila nove funkcionalne i metrološke mogućnosti za optičku interferometriju, već je dovela i do razvoja fundamentalno novih metoda mjerenja interferencije, kao što je interferometrija pomoću optičkog zračenja niske koherentnosti, koja osigurava formiranje signala interferencije samo pri male razlike u putanjama talasa u interferometru.

Sistemi interferencije niske koherentnosti rade u režimu takozvanog korelacionog radara, koji određuje udaljenost do cilja pozicijom korelacionog impulsnog signala, koji je signal smetnje u interferometru. Što je dužina koherentnosti (korelacije) kraća, to je kraće trajanje korelacionog impulsa i točnije se određuje udaljenost do cilja, drugim riječima, prostorna rezolucija radara je veća. Ostvarljive vrijednosti dužine koherentnosti optičkog zračenja u jedinicama mikrometara, shodno tome, osiguravaju mikronsku rezoluciju optičkog radara. Posebno široka praktična upotreba Optički interferencijski radari su pronađeni u biomedicinskoj dijagnostičkoj tehnologiji (optički tomografi) za praćenje parametara unutrašnje strukture biološkog tkiva.

Luminescentno optičko tomografija je jedna od varijacija ove ideje. Svetlost reflektovana od tumora (slika 1.11a) razlikuje se od svetlosti reflektovanog od normalnog tkiva, a luminiscentne karakteristike se takođe razlikuju (slika 1.11b) zbog razlika u stepenu oksigenacije. Da bi se smanjile lažno negativne dijagnoze, IR laser zrači tumor kroz sondu, a zatim se bilježi zračenje reflektirano od tumora.

Optičko-akustični tomografija koristi razlike u apsorpciji kratkih laserskih impulsa u tkivu, njihovom naknadnom zagrijavanju i izuzetno brzom toplinskom širenju, za proizvodnju ultrazvučnih valova koje detektiraju piezoelektrici. Korisno prvenstveno za proučavanje perfuzije krvi.

Konfokalni laser za skeniranje tomografija (SLO) - koristi se za dobijanje neinvazivnih trodimenzionalnih slika zadnjeg segmenta oka (optičkog diska i okolne površine mrežnjače) Laserski snop se fokusira na određenu dubinu unutar oka i skenira se u dvodimenzionalnom obliku avion. Prijemnik

svjetlost dopire samo iz ove fokalne ravni. Subsequence
takvi ravni 2D obrasci dobiveni povećanjem fokusne dubine
ravni, što rezultira 3D topografskom slikom diska
optički nerv i nerv peripapilarnog sloja retine
vlakna (uporedivo sa standardnom stereo fotografijom fundusa)
Sl.1.10. Ovaj pristup je koristan ne samo za direktne
otkrivanje anomalija, ali i praćenje manjih
privremene promjene. Za to je potrebno manje od 2 sekunde
uzastopno 64 skeniranja (okvira) mrežnjače na polju od 15°x15°,
670 nm lasersko zračenje reflektovano sa različitih dubina. Oblik ivice
jama označena zakrivljenom zelenom linijom ukazuje na defekt
sloj nervnih vlakana na obodu očnog živca.	Slika 1.10 Konfokalni skenirajući laser
	tomografija optičkog diska

Konfokalni mikroskop

Ograničenja aksijalne rezolucijeSLO
Longitudinalna rezolucija		SLO i,
odnosno,	konfokalni z
mikroskop zavisi od

oštrina je obrnuto proporcionalna kvadratu numeričkog otvora (NA=d/2f) mikrosočiva. Budući da je debljina očne jabučice, koja preuzima ulogu sočiva mikroskopa, oko 2 cm za neraširenu zjenicu N / A. <0,1. Таким образом,

dubinsku oštrinu slike retine za lasersko skeniranje konfokalna oftalmoskopija je ograničena na >0,3 mm zbog kombinovanog efekta niskog numeričkog otvora i aberacija prednje komore.

Optička koherentna tomografija (OCT)

OCT, nova medicinska dijagnostika razvijena 1991. godine, privlačna je za biomedicinska istraživanja i kliniku iz nekoliko razloga. OST Omogućava snimanje u realnom vremenu sa rezolucijom µm dinamike ćelije, bez potrebe za konvencionalnom biopsijom i histologijom, dajući slike tkiva, uklj. sa jakim rasipanjem, kao što su koža, kolagen, dentin i gleđ, na dubini od 1-3 µm.

Šta se raspršuje u tkanini?

	prodor zračenja u
biološko tkivo zavisi i od apsorpcije i
rasipanje. Rasipanje je povezano sa različitim
indeksi prelamanja različite ćelije I
ćelije ćelije.
		Rasipanje svjetlosti na tkivnim strukturama
Rasipanje zavisi od talasne dužine
		Do disperzije u tkivu dolazi na granici lipid-voda u ćelijskim membranama (posebno
laserski snop	(Riža.). Zračenje sa dužinom	mitohondrijalne membrane (a)), jezgra i proteinska vlakna (kolagen ili aktin-miozin (b))

talasi mnogo veći od prečnika ćelijskih struktura (>10 μm) su slabo raspršeni.

UV ekscimer lasersko zračenje (193, 248, 308 i 351 µm), kao i IR zračenje erbijumskog (Er:YAG) lasera od 2,9 µm uzrokovano apsorpcijom vodom, i 10,6 µm CO2 lasera imaju dubinu penetracije od 1 do 20 mikrona . Zbog male dubine prodiranja, rasipanje u slojevima keratinocita i fibrocita, kao i na crvenim krvnim zrncima u krvnim sudovima, ima podređenu ulogu.

Za svjetlost talasne dužine od 450-590 nm, što odgovara linijama argona, KTP/Nd lasera i diodnih lasera u vidljivom opsegu, dubina penetracije je u prosjeku od 0,5 do 3 mm. Baš kao i apsorpcija u specifičnim hromoforima, rasipanje ovde igra značajnu ulogu. Laserski snop ovih talasnih dužina, iako ostaje kolimiran u centru, okružen je zonom visokog kolateralnog rasejanja.

U spektralnom području između 590–800 nm i do 1320 nm, rasejanje takođe dominira sa relativno slabom apsorpcijom. Većina IR diodnih i dobro proučenih Nd:YAG lasera spada u ovaj spektar. Dubina prodiranja zračenja je 8-10 mm.

Male strukture tkiva, kao što su mitohondrijalne membrane, ili periodičnost kolagenih vlakana, mnogo manja od talasnih dužina svetlosti (λ), dovode do izotropnog Rayleighovog rasejanja (jače na kratkim talasnim dužinama, ~λ-4). Velike strukture, kao što su čitave mitohondrije ili snopovi kolagenih vlakana, mnogo veće talasne dužine svetlosti, dovode do anizotropnog (napred) Mie rasejanja (~λ-0,5 ÷ λ-1,5).

Optička dijagnostika uključuje proučavanje biološkog tkiva pomoću balističkih Koherentan tomografija (detektira se vrijeme leta fotona do cilja), ili Difuzno tomografija (signal se detektuje nakon višestrukog rasipanja fotona). Objekt skriven unutar biološkog okruženja mora biti otkriven i lokaliziran, pružajući i strukturne i optičke informacije, po mogućnosti u realnom vremenu i bez promjene okoline.

Difuzna optička tomografija (DOT).

U tipičnom DOT-u, tkivo se ispituje skoro infracrvenom svjetlošću koja se prenosi kroz multimodsko vlakno primijenjeno na površinu tkiva. Svjetlost raspršena tkivom prikuplja se s različitih lokacija pomoću vlakana spojenih na optičke detektore, slično CT ili MRI. Ali praktično

upotreba DOT-a je ograničena jakom apsorpcijom i rasipanjem svjetlosti od strane tkanine, što rezultira niskom rezolucijom u odnosu na standardnu kliničke metode, RTG i MRI.

Laserska detekcija objekta u raspršujućem mediju, uklj. ommetoda prosječnih putanja fotona (APT).

Osim toga, osjetljivost metode opada sa povećanjem dubine, što dovodi do nelinearne ovisnosti u području slike, što dodatno otežava oporavak velikih količina tkiva. Također postoji relativno nizak kontrast između optičkih karakteristika zdravih i abnormalna tkiva, čak i uz upotrebu egzogenih hromofora (curenje indocijanina ICG u tumorsku vaskulaturu povećava njegovu koncentraciju u odnosu na normalno tkivo), ključno je za kliničku upotrebu.

Princip balističke koherentne tomografije (BCT)

Zraka raspršena objektom u Michelsonovom interferometru (ogledalo u kraku objekta interferometra je zamijenjeno biološkim tkivom) interferira sa referentnim snopom (referentni krak ima precizno pokretno retroogledalo). Promjenom kašnjenja između snopova moguće je dobiti interferenciju signala sa različitih dubina. Kašnjenje se kontinuirano skenira, uzrokujući pomjeranje frekvencije svjetlosti u jednom od snopova (reference) zbog Doplerovog efekta. Ovo omogućava da se signal smetnji izoluje od jake pozadine uzrokovane rasipanjem. Par kompjuterski kontrolisanih ogledala skenira snop preko površine uzorka kako bi stvorio tomografsku sliku koja se obrađuje u realnom vremenu.

Blok dijagram i princip rada OST-a

Prostorna dubina rezolucije određena je vremenskom koherentnošću izvora svjetlosti: dolje

koherentnost, manja od minimalne debljine preseka slike objekta koji se proučava. Sa višestrukim rasipanjem, optičko zračenje gubi koherentnost, tako da ga možete koristiti

širokopojasni, niska koherentnost, uklj. femtosekundni laseri za proučavanje relativno transparentnih medija.Istina, čak i u ovom slučaju, snažno raspršivanje svjetlosti u biološkim tkivima ne dozvoljava dobivanje slike iz dubine>2-3 mm.

Ograničenja aksijalne rezolucije

Za Gausove grede d je veličina zraka na sočivu za fokusiranje sa žižnom daljinom f

Aksijalna rezolucija OCT ∆z u zavisnosti od širine spektra lasersko zračenje∆λ i centralna talasna dužina λ

(Pretpostavke: Gausov spektar, nedisperzivni medij)

Dubina polja

b - konfokalni parametar = dvostruka Rayleighova dužina

Za razliku od konfokalne mikroskopije, OCT postiže vrlo visoku longitudinalnu rezoluciju slike bez obzira na uslove fokusiranja, jer uzdužna i poprečna rezolucija određuju se nezavisno.

Bočna rezolucija kao i dubina polja zavise od veličine žarišne tačke

(kao u mikroskopiji), dok uzdužno

rezolucija zavisi uglavnom od dužine koherentnosti izvora svjetlosti ∆z = IC /2 (a

ne iz dubine polja, kao u mikroskopiji).

Dužina koherentnosti je prostorna širina autokorelacionog polja mjereno interferometrom. Envelope korelacionog polja je ekvivalentan Fourierovoj transformaciji spektralne gustine snage. Stoga uzdužno

rezolucija je obrnuto proporcionalna spektralnom opsegu izvora svjetlosti

Za centralnu talasnu dužinu od 800 nm i prečnik snopa od 2-3 mm, zanemarujući hromatsku aberaciju oka, dubina polja je ~450 µm, što je uporedivo sa dubinom formiranja slike retine. Međutim, niska numerička apertura NA fokusirajuće optike (NA=0,1÷0,07) je niska uzdužna rezolucija konvencionalnog mikroskopa. Najveća veličina zjenice, za koju je još uvijek očuvana rezolucija difrakcije od ~3 mm, daje veličinu mrlje na retini od 10-15 µm.

Smanjenje mrlja na mrežnjači, i, shodno tome,

povećana lateralna rezolucija OCT-a po redu veličine, može se postići ispravljanjem očnih aberacija pomoću adaptivna optika

Ograničenja aksijalne rezolucije OCT-a

Izobličenje oblika ultraširokopojasnog spektra izvora svjetlosti

Kromatska aberacija optike

Grupna disperzija brzine

Kromatska aberacija optike

Akromatsko sočivo (670-1020nm 1:1, DL)

Kromatske aberacije kao funkcija fokusne dužine interferometra za konvencionalna i parabolična refleksna sočiva

Grupna disperzija brzine

Grupna disperzija brzine smanjuje rezoluciju

OST (lijevo) je više od reda veličine (desno).

Grupna korekcija disperzije brzine Retina OC Debljina fuzioniranog silicijum dioksida ili BK7 u referenci

poluga varira kako bi se kompenzirala disperzija

(a) spektralna širina Ti:safirnog lasera i SLD (isprekidana linija)

(b) aksijalna rezolucija OCT-a

Optički koherentni tomograf visoke rezolucije

IN Za razliku od rendgenske (CT) ili MRI tomografije, OCT se može dizajnirati kao kompaktan, prenosiv

I relativno jeftin uređaj. Standardna rezolucija OCT(~5-7 µm), određen propusnim opsegom lasera, deset puta je bolji od CT ili MRI; rezolucija ultrazvuka na optimalnoj frekvenciji sonde ~10

MHz ≈150 µm, na 50 MHz ~30 µm. Glavni nedostatak OCT - ograničeno prodiranje u neprozirno biološko tkivo. Maksimalna dubina snimanja u većini tkiva (osim očiju!) ~1-2 mm ograničena je optičkom apsorpcijom i rasipanjem. Ova dubina OCT snimanja je površna u poređenju sa drugim tehnikama; međutim, dovoljno je raditi na mrežnjači. Uporediv je sa biopsijom i stoga je dovoljan za procjenu većine ranih promjena u neoplazmi, koje se vrlo često javljaju u većini površinskih slojeva, na primjer, u epidermu ljudske kože, sluzokoži ili submukoznoj membrani unutrašnjih organa.

U OCT, u poređenju sa klasičnim dizajnom interferentnog mikroskopa, koriste se izvori veće snage i bolje prostorne koherentnosti (obično superluminiscentne diode) i objektivi sa malim numeričkim otvorom (NA).<0,15), что обеспечивает большую глубину фокусировки, в пределах которой селекция слоев осуществляется за счет малой длины когерентности излучения. Поскольку ОСТ основан на волоконной оптике, офтальмологический ОСТ легко встраивается в щелевую лампу биомикроскопа или фундус-камеру, которые передают изображения луча в глаз.

Uzmimo λ=1 µm kao centralnu talasnu dužinu (laser može imati Δλ< 0,01нм), и в этом случае l c ≈ 9см. Для сравнения, типичный SLD имеет полосу пропускания Δλ ≥50 нм, т.е. l c <18 мкм и т.к l c определяется для двойного прохода, это приводит к разрешению по глубине 9 мкмв воздухе, которое в тканях, учитывая показатель преломления n ≈1.4, дает 6 мкм. Недорогой компактный широкополосный SLD с центральной длиной волны 890 нм и шириной полосы 150 нм (D-890, Superlum ),

omogućava vam da snimite mrežnicu s aksijalnom rezolucijom u zraku od ~3 μm.

Interferencija zahtijeva strogi fazni odnos između interferirajućih valova. Sa višestrukim raspršivanjem, informacije o fazi nestaju, a samo pojedinačno raspršeni fotoni doprinose interferenciji. Dakle, maksimalna dubina penetracije u OCT je određena dubinom jednostrukog rasipanja fotona.

Fotodetekcija na izlazu interferometra uključuje množenje dva optička talasa, tako da se slab signal u ciljnoj ruci, reflektovan ili prenet kroz tkivo, pojačava jakim signalom u referentnom kraku. Ovo objašnjava veću osjetljivost OCT-a u odnosu na konfokalnu mikroskopiju, koja, na primjer, u koži može snimati samo do dubine od 0,5 mm.

Pošto su svi OC sistemi zasnovani na konfokalnom mikroskopu, lateralna rezolucija je određena difrakcijom. Za dobijanje 3D informacija, uređaji za snimanje su opremljeni sa dva ortogonalna skenera, jedan za skeniranje objekta u dubinu, drugi za skeniranje objekta u poprečnom pravcu.

Nova generacija OST-a se razvija i u pravcu povećanja longitudinalne rezolucije ∆ z= 2ln(2)λ 2 /(π∆λ) ,

širenjem opsega generiranja ∆λ i povećanjem
dubina prodiranja zračenja u tkivo.
Solid State	laseri pokazuju ultra-visoko
OST rezolucija. Zasnovan na širokopojasnom Ti:Al2 O3
laser (λ = 800 nm, τ = 5,4 fsec, širina pojasa Δλ do 350
nm) OCT sa ultra-visokim (~1 µm) aksijalnim
rezolucija, red veličine veća od standardne
OCT nivo pomoću superluminiscentnih dioda
(SLD). Kao rezultat toga, bilo je moguće dobiti in vivo iz dubina
visoko raspršena slika tkiva biološke
ćelije sa prostornom rezolucijom blizu
granica difrakcije optičke mikroskopije, koja
dozvoljava za	direktna biopsija tkiva	Nivo razvoja femtosekundnih lasera:
vrijeme rada.		trajanje<4fs, частота 100 MГц

Pošto rasipanje jako zavisi od talasne dužine, opadajući kako raste, veća dubina prodiranja u neprozirno tkivo može se postići zračenjem duže talasne dužine, u poređenju sa λ=0,8 µm. Optimalne talasne dužine za snimanje strukture neprozirnih bioloških tkiva su u opsegu od 1,04÷1,5 µm. Danas širokopojasni Cr:forsterit laser (λ=1250 nm) omogućava dobijanje OCT slike ćelije sa aksijalnom rezolucijom od ~6 μm sa dubine do 2-3 mm. Kompaktni Er fiber laser (superkontinuum 1100-1800 nm) daje uzdužnu rezoluciju od 1,4 μm i poprečnu rezoluciju od 3 μm na λ = 1375 nm.

Fononski kristal visoko nelinearna vlakna (PCF) su korištena za stvaranje još šireg spektralnog kontinuuma.

Širokopojasni solid-state laseri i superluminiscentne diode pokrivaju gotovo cijelo vidljivo i blisko IR područje spektra, što je najinteresantnije za formiranje OCT slika.

Jedinstveni uređaj dizajnirali su fizičari iz Međunarodnog naučnog i obrazovnog laserskog centra Moskovskog državnog univerziteta po imenu M.V. Lomonosov. Zove se laserski optičko-akustični tomograf, a koristit će se za pregled tumora u mliječnim žlijezdama. Uređaj, koji koristi zračenje jedne valne dužine, pomaže da se pronađe nehomogenost veličine glave šibice u pacijentovim prsima, a drugi da se utvrdi da li je tumor benigni ili ne. Uz zadivljujuću preciznost metode, postupak je potpuno bezbolan i traje samo nekoliko minuta. Autori su uspjeli da izvedu svoj posao zahvaljujući podršci Ruske fondacije za osnovna istraživanja koja je visoko cijenila ovaj inovativni projekat. Kolege iz Antares istraživačko-proizvodnog preduzeća pomogli su naučnicima da naprave prototip tomografa.
Uređaj je zasnovan na dvije metode. Slikovito rečeno, laser tjera tumor da pjeva, a akustični mikroskop pronalazi i utvrđuje njegovu prirodu na osnovu tembra zvuka. Da bi implementirali ovaj princip „u metalu“, odnosno da bi prešli sa ideje na prototip, autori su morali da razviju ne samo dizajn tomografa, već i odgovarajući softver. Omogućava vam da dobijete optičku sliku tumora skrivenog na dubini do 7 cm i precizno locirate njegovu lokaciju.
Prvo, dolazi u igru ​​laser, koji može generirati zračenje na dvije talasne dužine u bliskom infracrvenom opsegu - uzastopno, naravno. Prvo, operater skenira grudni koš pacijenta snopom jedne valne dužine - za sada je ovo potraga za nehomogenostima tkiva. Na mjestu ozračivanja tkivo se malo zagrijava - doslovno za djeliće stepena, a kada se zagrije, širi se. Budući da je vrijeme impulsa djelić mikrosekunde, ovo proširenje se također dešava brzo. I, povećavajući volumen, tkivo emituje slab zvučni signal - tiho škripi. Naravno, škripa se može otkriti samo uz pomoć visoko osjetljivog prijemnika i pojačala. Sve ovo ima i novi tomograf.
Budući da tumor ima više krvnih žila, zagrijava se više od normalnog tkiva, a kada se zagrije stvara ultrazvučni signal s različitim parametrima. To znači da se “pregledom” i “osluškivanjem” grudnog koša sa svih strana može pronaći izvor “pogrešnog” akustičnog signala i odrediti njegove granice.
Sljedeća faza je dijagnostika neoplazme. Temelji se na činjenici da se opskrba tumora krvlju također razlikuje od norme: u malignom tumoru u krvi je manje kisika nego u benignom. A budući da apsorpcijski spektri krvi ovise o sadržaju kisika u njoj, to omogućava određivanje prirode neoplazme. Štaviše, nije invazivan – što znači da je bezbolan, brz i siguran. Da bi to učinili, istraživači su predložili korištenje IR laserskog zračenja različite talasne dužine.
Kao rezultat toga, nakon obrade primljenih akustičnih signala, operater će u realnom vremenu moći na ekranu uređaja primiti sliku tumora veličine 5x5 cm na dubini od 7 cm i utvrditi da li je je benigna ili ne. "Za sada postoji samo prototip instalacije", kaže rukovodilac projekta, doktor fizičko-matematičkih nauka Aleksandar Karabutov. "Planiramo da uskoro bude spreman prototip našeg lasersko-akustičnog tomografa, za koji se nadamo da ćemo ga pripremiti za testiranje u klinici do kraja sljedeće godine. Klinika se jako raduje ovom uređaju.”

Pročitajte tekst i uradite zadatke A21 – A25. (1)... (2) Zove se laserski optičko-akustični tomograf, a koristit će se za pregled tumora u mliječnim žlijezdama. (3) Uređaj koristi zračenje jedne valne dužine da pronađe nepravilnost veličine šibice u grudima pacijenta, a drugu da odredi je li tumor benigni ili ne. (4) Uz zadivljujuću preciznost metode, postupak je potpuno bezbolan i traje samo nekoliko minuta, (5) ... laser tjera tumor da pjeva, a akustični mikroskop pomoću zvuka pronalazi i utvrđuje njegovu prirodu tembrom zvuka. A21. Koja od sljedećih rečenica treba da bude prva u ovom tekstu? 1) Uređaj je zasnovan na dvije metode. 2) Autori su uspjeli da izvedu rad zahvaljujući podršci Ruske fondacije za osnovna istraživanja. 3) Jedinstveni uređaj su dizajnirali fizičari iz Međunarodnog naučnog i obrazovnog laserskog centra Moskovskog državnog univerziteta. M. V. Lomonosov. A22. Koja od sledećih reči (kombinacija reči) treba da bude u praznom delu pete (5) rečenice? 1) Prije svega 2) Slikovito rečeno 3) Dodatno A23. Koje su riječi gramatička osnova u četvrtoj (4) rečenici teksta? 1) procedura je potpuno bezbolna 2) procedura traje nekoliko minuta 3) procedura traje A24. Navedite tačnu karakteristiku pete (5) rečenice teksta. 1) složeni, sa neuničnim i srodnim koordinirajućim vezama 2) složeni 3) složeni nekonjunktivni A25. Navedite tačnu morfološku karakteristiku riječi „ovo“ iz treće (3) rečenice teksta. 1) lična zamjenica 2) pokazna zamjenica 3) atributivna zamjenica

Slična pitanja

• Pomozite mi da shvatim šta je potrebno u vježbi. Ispravi rečenice i ispravi ih. Koji bi trebao biti tačan odgovor... uzorak... krave imaju kratke repove. Krave nemaju kratke repove. Imaju duge repove......Medved ima t...
• Da li su mješavine dvije tekuće tvari uvijek heterogene?
• 1) Stavio je svijeću na sto. 2) Imam prelep poklon. 3) Sada sviram klavir. 4) Isključio je TV. 5) Primamo e-mailove svaki dan. 6)Nick sada jede sladoled. 7) Ona će pozajmiti novac...
• kako riješiti jednačinu a: 1 5/7= 2 2\5: 2 2\35
• Kako se zvala vlasteosko-predstavnička institucija koja se pojavila u periodu reformi „Izabrane Rade“? 1) Vrhovni tajni savet 2) veche 3) Zemsky Sobor 4) Državni savet