Un dispozitiv unic. Oamenii de știință germani au dezvoltat o nouă metodă de tomografie opto-acustică multispectrală

Dispozitivul a fost creat de fizicienii de la Centrul Internațional de Laser Științific și Educațional al Universității de Stat din Moscova. M.V. Lomonosov se bazează pe două fenomene de mult cunoscute. În primul rând, o tumoare canceroasă absoarbe lumina și căldura mai intens decât țesutul sănătos, care are concentrații mai mici în sânge și mai mult oxigen.

În plus, se știe că atunci când sunt încălzite, toate corpurile nu numai că se extind, dar emit și sunet. Să ne amintim, de exemplu, cum fluieră un ibric care fierbe. În plus, încălzirea lentă produce un sunet slab. Mai rapid - mai puternic. Și instantanee oferă o undă acustică puternică.

Deci, „tomograful cântător” încălzește aproape instantaneu țesutul care este examinat cu fasciculul său laser: într-o sutime de microsecundă - cu o zecime de grad. Deoarece orice tumoră conține mai mult sânge decât țesut sănătos, se încălzește mai mult. Iar sunetul care vine de la el este de două până la trei ori mai puternic. Este captat de sistemul acustic ultrasensibil al tomografului. Această „ureche electronică” indică locația tumorii.

Semnalul sonor de pe ecranul computerului se transformă într-o imagine. O pată galbenă strălucitoare într-un cadru roșu-sânge pe un fundal negru arată ca un peisaj cosmic. Puteți chiar să o admirați, dacă nu știți că este o imagine a unei tumori canceroase. Este de sute de ori mai contrastantă decât orice imagine a ei făcută prin metode deja cunoscute.

Acest principiu general acțiunile dispozitivului”, explică managerul de proiect, doctor în științe fizice și matematice Alexander Karabutov. - În realitate, tomografia are loc în două etape. În primul rând, un fascicul laser de o anumită lungime de undă scanează pieptul pacientului. Deocamdată, aceasta este doar o căutare a neomogenităților. Dacă tomograful „aude” o creștere bruscă a sunetului, înseamnă că a fost găsit un loc suspect. Dar ce este? Formare malignă sau benignă? Trecem dispozitivul la un alt val, care verifică nivelul de oxigen din sângele din tumora găsită. Dacă este mai puțin decât normal, este cancer. Aceasta este ceea ce raportează tomograful. El „cântă” din nou, dar de data aceasta „nu cu propria lui voce”: timbrul se schimbă semnificativ. Dar dacă concentrația de oxigen este mai mare decât în mod normal, atunci timbrul sunetului este complet diferit. Aceasta este cel mai probabil doar mastopatie.

Un asistent obișnuit de laborator poate procesa semnale acustice. Și în câteva minute veți primi pe ecranul computerului o imagine a unei tumori - dacă există, desigur - cu dimensiuni variind de la 2 milimetri la o adâncime de până la 7 centimetri. Și, de asemenea, află dacă este benign sau nu. Toate acestea sunt complet fără rău pentru pacient. Și nedureroasă. Acest „patru într-unul” este locul în care se află unicitatea „tomografului cântător”.

Spre comparație, aceleași tehnologii de diagnosticare cu raze X sau captură de neutroni, ca orice iradiere radioactivă, nu sunt inofensive nici măcar pentru persoana sanatoasa. Și mijloacele moderne, de exemplu, diagnosticarea optică, fac posibilă determinarea unei tumori de cel puțin cinci milimetri. Mai mult decât atât, cancerul de sân, care încă nu a metastazat, are doar trei milimetri. Este și mai dificil să distingem un astfel de „granule de nisip” folosind metoda optică dacă se află la o adâncime de, de exemplu, șase centimetri. La urma urmei, fasciculul trebuie să treacă prin întregul sân al femeii - înainte și înapoi. Și acesta este un mediu care împrăștie lumina. Pe drum, se împrăștie de un milion de ori și înapoi - de asemenea, de un milion de ori. Dar sunetul nu suferă nicio distorsiune serioasă. Prin urmare, un semnal optic convertit într-un semnal acustic oferă o acuratețe de diagnosticare mult mai mare.

Tocmai premiat Premiul Nobel Tomografia magnetică nucleară, deși absolut inofensivă, oferă o imagine tridimensională a unei tumori situate la orice adâncime. Dar are și un dezavantaj foarte semnificativ: ceea ce este bun pentru cercetarea creierului eșuează cu mamografia. Studiul NMT durează douăzeci de minute: pacientul respiră, sângele pulsa, iar atât concentrația, cât și nivelul de oxigen se modifică. Imaginea este obținută cu o distorsiune semnificativă. Se întâmplă ca o tomogramă magnetică nucleară să fie folosită pentru a diagnostica cancerul, dar apoi o biopsie dă o concluzie negativă.

Da, obținem doar o imagine bidimensională, spune Alexander Karabutov, dar practic fără distorsiuni. La urma urmei, într-o treime de secundă nu apar modificări fiziologice prea puternice în țesutul studiat. Tomograful nostru nu le înlocuiește pe toate cele cunoscute, ci le completează.

Până acum, „tomograful cântător” există doar în versiune de laborator. Și totuși, două duzini de voluntari cu presupuse tumori maligne au fost deja testați pe ea. Aparatul nu a greșit niciodată. Și povestea următoare a ieșit cu una dintre femei. Diverse teste au indicat că avea cancer. Dar locul unde se ascundea nu putea fi dezvăluit prin niciun mijloc cunoscut. S-a dovedit a fi în spatele unui implant de silicon. Acesta este ceea ce a raportat tomograful optic-acustic laser.

Tomografia cu laser ca metodă de diagnosticare a bolilor

Tomografia (grec. tomos layer, piece + graphiō to write, depict) este o metodă de examinare nedistructivă strat cu strat a structurii interne a unui obiect prin transiluminare repetată în diferite direcții de intersectare (așa-numita transiluminare de scanare).

γ-quantum511 keV	tomografie

Tipuri de tomografie

Astăzi, organele din interiorul corpului sunt diagnosticate în principal prin metode cu raze X (raze X), rezonanță magnetică (RMN) și ultrasunete (UT). Aceste metode au rezoluție spațială mare, oferind informații structurale precise. Cu toate acestea, au un dezavantaj comun: nu pot determina dacă un anumit loc este o tumoare și, dacă da, atunci este malign?. În plus, tomografia cu raze X nu poate fi utilizată înainte de vârsta de 30 de ani.

MULTIMODALITATE! Utilizarea combinată a diferitelor metode - una cu rezoluție spațială bună

CT cu fascicul de electroni – a 5-a generație

CT frontal (stânga), PET (centru) și PET/CT combinat

(dreapta), arată distribuția pozitronilor emiși de glucoza 18 F-fluorodioxid suprapusă pe CT

Tomografie optică cu laser

Măsurătorile optice și, în primul rând, de interferență, au avut o contribuție semnificativă la dezvoltarea opticii fizice și instrumentale, precum și la îmbunătățirea tehnologiei de măsurare și a metrologiei. Aceste măsurători au o precizie excepțional de mare pe o gamă largă de cantități măsurate, datorită utilizării lungimii de undă a luminii ca măsură și ușor de reprodus din punct de vedere tehnic în condiții de laborator și de producție. Utilizarea laserelor nu numai că a oferit noi capacități funcționale și metrologice pentru interferometria optică, dar a condus și la dezvoltarea unor metode fundamental noi de măsurare a interferenței, cum ar fi interferometria folosind radiații optice de coerență scăzută, care asigură formarea unui semnal de interferență numai la mici diferențe în traseele undelor în interferometru.

Sistemele de interferență cu coerență scăzută funcționează în modul așa-numitului radar de corelare, care determină distanța până la țintă prin poziția semnalului de impuls de corelare, care este semnalul de interferență în interferometru. Cu cât lungimea de coerență (corelație) este mai mică, cu atât durata pulsului de corelație este mai scurtă și cu atât se determină mai precis distanța până la țintă, cu alte cuvinte, cu atât rezoluția spațială a radarului este mai mare. Valorile realizabile ale lungimii de coerență a radiației optice în unități de micrometri, în consecință, asigură rezoluția în microni a radarului optic. Deosebit de larg aplicare practică radarele de interferență optică au fost găsite în tehnologia de diagnostic biomedicală (tomografie optice) pentru a monitoriza parametrii structurii interne a țesutului biologic.

Optic luminescent tomografia este o variantă a acestei idei. Lumina reflectată de tumoră (Fig. 1.11a) diferă de lumina reflectată din țesutul normal, iar caracteristicile luminiscente diferă și (Fig. 1.11b) datorită diferențelor în gradul de oxigenare. Pentru a reduce diagnosticele fals negative, un laser IR iradiază tumora printr-o sondă, iar apoi radiația reflectată de tumoră este înregistrată.

Optic-acustic tomografia folosește diferențele de absorbție a impulsurilor laser scurte de către țesut, încălzirea lor ulterioară și expansiunea termică extrem de rapidă, pentru a produce unde ultrasonice detectate de piezoelectrici. Util în primul rând pentru studiul perfuziei sanguine.

Laser de scanare confocală tomografie (SLO) - utilizată pentru a obține imagini tridimensionale neinvazive ale segmentului posterior al ochiului (discul optic și suprafața retiniană înconjurătoare). avion. Receptor

lumina ajunge doar din acest plan focal. Urmare
astfel de modele 2D plate obținute prin creșterea adâncimii focale
plan, rezultând o imagine topografică 3D a discului
nervul optic și nervul stratului retinian peripapilar
fibre (comparabile cu fotografia standard de fundul de ochi stereo)
Fig.1.10. Această abordare este utilă nu numai pentru direct
detectarea anomaliilor, dar și pentru a urmări minore
modificări temporare. Mai puțin de 2 secunde necesare pentru a face
secvenţial 64 de scanări (cadre) ale retinei pe un câmp de 15°x15°,
Radiație laser de 670 nm reflectată de la diferite adâncimi. Forma marginii
groapă evidențiată de o linie verde curbă indică un defect
strat de fibre nervoase pe marginea nervului optic.	Fig.1.10 Laser de scanare confocală
	tomografie pe disc optic

Microscop confocal


Limitări de rezoluție axialăSLO
Rezoluție longitudinală		SLO și,
respectiv,	confocal z


microscopul depinde de

claritatea este invers proporțională cu pătratul deschiderii numerice (NA=d/2f) a microlentillei. Deoarece grosimea globului ocular, care ia rolul unei lentile de microscop, este de ~2 cm pentru o pupilă nedilatată N / A. <0,1. Таким образом,

adâncimea de câmp a imaginii retiniene pentru scanarea laser oftalmoscopia confocală este limitată la >0,3 mm datorită efectului combinat al deschiderii numerice scăzute și a aberațiilor camerei anterioare.

Tomografia cu coerență optică (OCT)

OCT, un nou diagnostic medical dezvoltat în 1991, este atractiv pentru cercetarea biomedicală și clinică din mai multe motive. OST Permite imagini în timp real cu rezoluție µm a dinamicii celulelor, fără a fi nevoie de biopsie și histologie convențională, oferind imagini ale țesuturilor, incl. cu împrăștiere puternică, cum ar fi pielea, colagenul, dentina și smalțul, la o adâncime de 1-3 µm.

Ce se risipește în țesătură?

	pătrunderea radiaţiilor în
ţesutul biologic depinde atât de absorbţie cât şi
împrăștiere. Imprăștirea este asociată cu diferite
indici de refracție celule diferiteŞi
celulele celulare.
celulele celulare.		Împrăștierea luminii pe structurile tisulare
Difuzarea depinde de lungimea de undă		Împrăștierea luminii pe structurile tisulare
Difuzarea depinde de lungimea de undă		Dispersia în țesut are loc la interfața lipide-apă în membranele celulare (în special
fascicul laser	(Orez.). Radiație cu lungime	membrane mitocondriale (a)), nuclei și fibre proteice (colagen sau actin-miozină (b))

undele mult mai mari decât diametrul structurilor celulare (>10 µm) sunt slab împrăștiate.

Radiația laser cu excimer UV (193, 248, 308 și 351 µm), precum și radiația IR de 2,9 µm laser de erbiu (Er:YAG) cauzată de absorbția de apă și laserul de 10,6 µm CO2 au o adâncime de penetrare de 1 până la 20 de microni . Datorită adâncimii mici de penetrare, împrăștierea în straturile de keratinocite și fibrocite, precum și pe globulele roșii din vasele de sânge, joacă un rol subordonat.

Pentru lumina cu o lungime de undă de 450-590 nm, care corespunde liniilor laserelor cu argon, KTP/Nd și diode în domeniul vizibil, adâncimea de penetrare este în medie de la 0,5 la 3 mm. La fel ca absorbția în cromofori specifici, împrăștierea joacă un rol important aici. Fascicul laser al acestor lungimi de undă, deși rămâne colimat în centru, este înconjurat de o zonă de împrăștiere colaterală mare.

În regiunea spectrală între 590–800 nm și până la 1320 nm, împrăștierea domină, de asemenea, cu o absorbție relativ slabă. Cele mai multe diode IR și lasere Nd:YAG bine studiate se încadrează în acest spectru. Adâncimea de penetrare a radiațiilor este de 8-10 mm.

Structurile tisulare mici, cum ar fi membranele mitocondriale, sau periodicitatea fibrelor de colagen, mult mai mică decât lungimile de undă ale luminii (λ), duc la împrăștiere Rayleigh izotropă (mai puternică la lungimi de undă scurte, ~λ-4). Structurile mari, cum ar fi mitocondriile întregi sau mănunchiurile de fibre de colagen, lungimi de undă mult mai mari ale luminii, duc la împrăștierea Mie anizotropă (înainte) (~λ-0,5 ÷ λ-1,5).

Diagnosticare optică presupune studiul țesutului biologic folosind balistice Coerent tomografie (se detectează timpul de zbor al unui foton către țintă) sau Difuz tomografie (semnalul este detectat după împrăștierea fotonilor multiple). Un obiect ascuns într-un mediu biologic trebuie detectat și localizat, oferind atât informații structurale, cât și optice, de preferință în timp real și fără modificarea mediului.

Tomografie optică difuză (DOT).

Într-un DOT tipic, țesutul este sondat cu lumină aproape infraroșie transmisă printr-o fibră multimodală aplicată pe suprafața țesutului. Lumina împrăștiată de țesut este colectată din diferite locații prin fibre cuplate la detectoare optice, similar cu CT sau RMN. Dar practic

utilizarea DOT este limitată de absorbția puternică și împrăștierea luminii de către țesătură, ceea ce are ca rezultat o rezoluție scăzută în comparație cu standardul metode clinice, radiografie și RMN.

Detectarea cu laser a unui obiect într-un mediu de împrăștiere, incl. metoda traiectoriilor medii ale fotonilor (APT).

În plus, sensibilitatea metodei scade odată cu creșterea adâncimii, ceea ce duce la o dependență neliniară în zona imaginii, ceea ce face și mai dificilă recuperarea unor volume mari de țesut. Există, de asemenea, un contrast relativ scăzut între caracteristicile optice ale sănătoase și țesuturile anormale, chiar și cu utilizarea cromoforilor exogeni (scurgerea indocianinei ICG în vascularizația tumorii crește concentrația acesteia în raport cu țesutul normal), este critică pentru utilizarea clinică.

Principiul tomografiei cu coerență balistică (BCT)

Un fascicul împrăștiat de un obiect într-un interferometru Michelson (oglinda din brațul obiect al interferometrului este înlocuită cu țesut biologic) interferează cu fasciculul de referință (brațul de referință are o retrooglindă mobilă cu precizie). Prin modificarea întârzierii dintre fascicule, este posibil să se obțină interferență cu un semnal de la diferite adâncimi. Întârzierea este scanată continuu, determinând schimbarea frecvenței luminii dintr-unul dintre fascicule (referința) din cauza efectului Doppler. Acest lucru face posibilă izolarea semnalului de interferență de un fundal puternic cauzat de împrăștiere. O pereche de oglinzi controlate de computer scanează un fascicul pe suprafața probei, creând o imagine tomografică care este procesată în timp real.

Schema bloc și principiul de funcționare al OST

Rezoluția în adâncime spațială este determinată de coerența temporală a sursei de lumină: mai jos

coerență, mai mică decât grosimea minimă a feliei a imaginii obiectului studiat. Cu împrăștierea multiplă, radiația optică își pierde coerența, astfel încât să puteți utiliza

bandă largă, coerență scăzută, incl. lasere femtosecunde pentru studierea mediilor relativ transparente.Adevărat, chiar și în acest caz, împrăștierea puternică a luminii în țesuturile biologice nu permite obținerea unei imagini din profunzime>2-3 mm.

Limitări de rezoluție axială

Pentru fascicule gaussiene d este dimensiunea fasciculului de pe o lentilă de focalizare cu distanța focală f

Rezoluția axială a OCT ∆z în funcție de lățimea spectrului radiatii laser∆λ și lungimea de undă centrală λ

(Ipoteze: spectru gaussian, mediu nedispersiv)

Adâncimea câmpului

b - parametru confocal = de două ori lungimea Rayleigh

Spre deosebire de microscopia confocală, OCT atinge o rezoluție longitudinală foarte mare a imaginii, indiferent de condițiile de focalizare, deoarece rezoluția longitudinală și transversală sunt determinate independent.

Rezoluția laterală, precum și adâncimea câmpului depind de dimensiunea punctului focal

(ca în microscopie), în timp ce longitudinal

rezoluția depinde în principal de lungimea de coerență a sursei de lumină ∆z = IC /2 (a

nu din adâncimea câmpului, ca în microscopie).

Lungimea de coerență este lățimea spațială a câmpului de autocorelație măsurată de interferometru. Anvelopa câmpului de corelație este echivalentă cu transformata Fourier a densității spectrale de putere. Prin urmare longitudinal

rezoluția este invers proporțională cu lățimea de bandă spectrală a sursei de lumină

Pentru o lungime de undă centrală de 800 nm și un diametru al fasciculului de 2-3 mm, neglijând aberația cromatică a ochiului, adâncimea câmpului este de ~ 450 µm, ceea ce este comparabil cu adâncimea de formare a imaginii retiniene. Oricum, deschiderea numerică mică NA a opticii de focalizare (NA=0,1÷0,07) este rezoluția longitudinală scăzută a unui microscop convențional. Cea mai mare dimensiune a pupilei, pentru care se păstrează încă o rezoluție de difracție de ~ 3 mm, dă o dimensiune a spotului retinian de 10-15 µm.

Reducerea petelor de pe retină și, în consecință,

rezoluție laterală crescută a OCT de un ordin de mărime, se poate realiza prin corectarea aberațiilor oculare folosind optică adaptivă

Limitări ale rezoluției axiale OCT

Distorsiunea formei unui spectru de bandă ultra-largă a unei surse de lumină

Aberația cromatică a opticii

Dispersia vitezei de grup

Aberația cromatică a opticii

Lentilă acromatică (670-1020nm 1:1, DL)

Aberații cromatice în funcție de lungimea focalizării interferometrului pentru lentilele reflex convenționale și parabolice

Dispersia vitezei de grup

Dispersia vitezei de grup reduce rezoluția

OST (stânga) este mai mult decât un ordin de mărime (dreapta).

Corecția dispersiei vitezei grupului Retina OC Grosimea silicei topite sau BK7 de referință

pârghia variază pentru a compensa dispersia

(a) lățimea spectrală a laserului Ti:safir și SLD (linie întreruptă)

(b) rezoluția axială a OCT

Tomograf cu coerență optică de înaltă rezoluție

ÎN Spre deosebire de tomografia cu raze X (CT) sau RMN, OCT poate fi proiectată într-un format compact, portabil

Şi dispozitiv relativ ieftin. Rezoluție standard de OCT(~5-7 µm), determinată de lățimea de bandă laser, este de zece ori mai bună decât cea a CT sau RMN; rezoluția ultrasunetelor la frecvența optimă a traductorului ~10

MHz ≈150 µm, la 50 MHz ~30 µm. Principalul dezavantaj OCT - pătrundere limitată în țesutul biologic opac. Adâncimea maximă a imaginii în majoritatea țesuturilor (cu excepția ochilor!) ~1-2 mm este limitată de absorbția optică și împrăștiere. Această profunzime a imaginii OCT este superficială în comparație cu alte tehnici; cu toate acestea, este suficient să lucrezi pe retină. Este comparabilă cu o biopsie și, prin urmare, este suficientă pentru a evalua majoritatea modificărilor timpurii ale neoplasmelor, care apar foarte des în cele mai multe straturi de suprafață, de exemplu, în epiderma pielii umane, mucoasa sau membrana submucoasă a organelor interne.

În OCT, în comparație cu designul clasic al unui microscop de interferență, sunt utilizate surse cu putere mai mare și coerență spațială mai bună (de obicei diode superluminiscente) și obiective cu o deschidere numerică mică (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.

Să considerăm λ=1 µm drept lungime de undă centrală (laserul poate avea 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 ),

vă permite să imaginiți retina cu o rezoluție axială în aer de ~3 μm.

Interferența necesită o relație strictă de fază între undele interferente. Cu împrăștieri multiple, informațiile de fază dispar și doar fotonii împrăștiați individual contribuie la interferență. Astfel, adâncimea maximă de penetrare în OCT este determinată de adâncimea împrăștierii unui singur foton.

Fotodetecția la ieșirea interferometrului presupune multiplicarea a două unde optice, astfel încât un semnal slab în brațul țintă, reflectat sau transmis prin țesut, este amplificat de un semnal puternic în brațul de referință. Acest lucru explică sensibilitatea mai mare a OCT în comparație cu microscopia confocală, care, de exemplu, în piele poate imagini doar până la o adâncime de 0,5 mm.

Deoarece toate sistemele OC se bazează pe un microscop confocal, rezoluția laterală este determinată de difracție. Pentru a obține informații 3D, dispozitivele de imagistică sunt echipate cu două scanere ortogonale, unul pentru scanarea obiectului în profunzime, celălalt pentru scanarea obiectului în direcția transversală.

O nouă generație de OST este în curs de dezvoltare atât în direcția creșterii rezoluției longitudinale ∆ z= 2ln(2)λ 2 /(π∆λ) ,

prin extinderea benzii de generare ∆λ și creșterea
adâncimea de penetrare a radiațiilor în țesut.
Stare solidă	laserele arată ultra-înalt
Rezoluție OST. Bazat pe bandă largă Ti:Al2 O3
laser (λ = 800 nm, τ = 5,4 fsec, lățime de bandă Δλ până la 350
nm) un OCT cu axial ultra-înalt (~1 µm).
rezoluție, cu un ordin de mărime mai mare decât standard
Nivel OCT folosind diode superluminiscente
(SLD). Ca urmare, a fost posibil să se obțină in vivo din adâncimi
imagine de țesut foarte împrăștiată de biologic
celule cu o rezoluție spațială apropiată de
limita de difracție a microscopiei optice, care
permite	biopsie tisulară direct	Nivelul de dezvoltare al laserelor femtosecunde:
timpul de operare.		durată<4fs, частота 100 MГц

Deoarece împrăștierea depinde puternic de lungimea de undă, scăzând pe măsură ce crește, se poate obține o adâncime mai mare de penetrare în țesutul opac cu radiații cu lungime de undă mai mare, comparativ cu λ=0,8 µm. Lungimile de undă optime pentru imagistica structurii țesuturilor biologice opace sunt în intervalul 1,04÷1,5 µm. Astăzi, un laser de bandă largă Cr:forsterite (λ=1250 nm) face posibilă obținerea unei imagini OCT a unei celule cu o rezoluție axială de ~ 6 μm de la o adâncime de până la 2-3 mm. Un laser compact cu fibră Er (supercontinuum 1100-1800 nm) oferă o rezoluție longitudinală de 1,4 μm și o rezoluție transversală de 3 μm la λ = 1375 nm.

Cristal fononic fibrele extrem de neliniare (PCF) au fost folosite pentru a genera un continuum spectral și mai larg.

Laserele cu stare solidă de bandă largă și diodele superluminiscente acoperă aproape întreaga regiune vizibilă și aproape IR a spectrului, ceea ce este cel mai interesant pentru formarea imaginilor OCT.

Dispozitivul unic a fost proiectat de fizicieni de la Centrul Internațional de Laser Științific și Educațional al Universității de Stat din Moscova, numit după M.V. Se numește tomograf optic-acustic laser și va fi folosit pentru a examina tumorile din glandele mamare. Dispozitivul, folosind radiații de o lungime de undă, ajută la găsirea unei neomogenități de dimensiunea unui cap de chibrit în pieptul pacientului și un altul pentru a determina dacă tumora este benignă sau nu. Cu precizia uimitoare a metodei, procedura este complet nedureroasă și durează doar câteva minute. Autorii și-au putut desfășura activitatea datorită sprijinului Fundației Ruse pentru Cercetare de bază, care a apreciat foarte mult acest proiect inovator. Colegii de la Antares Research and Production Enterprise i-au ajutat pe oamenii de știință să creeze un prototip al tomografului.
Dispozitivul se bazează pe două metode. Figurat vorbind, laserul face tumora să cânte, iar microscopul acustic îi găsește și determină natura pe baza timbrului sunetului. Pentru a implementa acest principiu „în metal”, adică pentru a trece de la o idee la un prototip, autorii au trebuit să dezvolte nu numai designul tomografului, ci și software-ul corespunzător. Vă permite să obțineți o imagine optică a unei tumori ascunse la o adâncime de până la 7 cm și să localizați cu precizie locația acesteia.
În primul rând, intră în joc un laser, care poate genera radiații la două lungimi de undă în domeniul infraroșu apropiat - secvenţial, desigur. În primul rând, operatorul scanează pieptul pacientului cu un fascicul de o lungime de undă - deocamdată aceasta este o căutare a neomogenităților tisulare. La locul iradierii, țesutul se încălzește puțin - literalmente cu fracțiuni de grad, iar atunci când este încălzit, se extinde. Deoarece timpul pulsului este o fracțiune de microsecundă, această expansiune are loc și rapid. Și, crescând în volum, țesutul emite un semnal acustic slab - scârțâie liniștit. Desigur, un scârțâit poate fi detectat doar cu ajutorul unui receptor și amplificatoare extrem de sensibile. Noul tomograf are și el toate acestea.
Deoarece tumora are mai multe vase de sânge, se încălzește mai mult decât țesutul normal, iar atunci când este încălzită generează un semnal cu ultrasunete cu parametri diferiți. Aceasta înseamnă că „examinând” și „ascultând” pieptul din toate părțile, se poate găsi sursa semnalului acustic „greșit” și se poate determina limitele acestuia.
Următoarea etapă este diagnosticul neoplasmului. Se bazează pe faptul că alimentarea cu sânge a tumorii diferă și de normă: într-o tumoare malignă există mai puțin oxigen în sânge decât într-una benignă. Și deoarece spectrele de absorbție ale sângelui depind de conținutul de oxigen din acesta, acest lucru face posibilă determinarea naturii neoplasmului. În plus, este neinvaziv - ceea ce înseamnă că este nedureros, rapid și sigur. Pentru a face acest lucru, cercetătorii au propus utilizarea radiației laser IR cu o lungime de undă diferită.
Ca urmare, după procesarea semnalelor acustice primite, operatorul în timp real va putea primi pe ecranul dispozitivului o imagine de 5x5 cm a unei tumori de 2-3 mm la o adâncime de 7 cm și să afle dacă aceasta este benign sau nu. „Până acum există doar un prototip funcțional al instalației”, spune managerul de proiect, doctor în științe fizice și matematice, Alexander Karabutov, „Plănuim ca în curând să fie gata un prototip al tomografului nostru acustic laser, pe care sperăm să îl pregătim. pentru testare în clinică până la sfârșitul anului viitor Clinica așteaptă cu nerăbdare acest dispozitiv.”

Citiți textul și finalizați sarcinile A21 – A25. (1)... (2) Se numește tomograf optic-acustic laser și va fi folosit pentru examinarea tumorilor la nivelul glandelor mamare. (3) Dispozitivul utilizează radiații de o lungime de undă pentru a găsi o neregularitate de dimensiunea capului de potrivire în pieptul pacientului și alta pentru a determina dacă tumora este benignă sau nu. (4) Cu acuratețea uimitoare a metodei, procedura este complet nedureroasă și durează doar câteva minute, (5) ... laserul face tumora să cânte, iar microscopul acustic folosește sunetul pentru a-și găsi și determina natura prin timbrul sunetului. A21. Care dintre următoarele propoziții ar trebui să fie prima în acest text? 1) Dispozitivul se bazează pe două metode. 2) Autorii au reușit să desfășoare lucrările datorită sprijinului Fundației Ruse pentru Cercetare de bază. 3) Un dispozitiv unic a fost proiectat de către fizicienii de la Centrul Internațional de Laser Științific și Educațional al Universității de Stat din Moscova. M. V. Lomonosov. A22. Care dintre următoarele cuvinte (combinații de cuvinte) ar trebui să fie în spațiul liber în a cincea (5) propoziție? 1) În primul rând 2) Figurat vorbind 3) În plus A23. Ce cuvinte sunt baza gramaticală din a patra (4) propoziție a textului? 1) procedura este complet nedureroasă 2) procedura durează câteva minute 3) procedura durează A24. Indicați caracteristica corectă a celei de-a cincea (5) propoziții a textului. 1) complex, cu conexiuni de coordonare non-uniune și aliate 2) complex 3) complex neconjunctiv A25. Indicați caracteristica morfologică corectă a cuvântului „acest” din a treia (3) propoziție a textului. 1) pronume personal 2) pronume demonstrativ 3) pronume atributiv

Întrebări similare

Ajutați-mă să înțeleg ce este necesar în exercițiu. Corectează propozițiile și corectează-le. Care ar trebui să fie răspunsul corect... eșantion... vacile au cozi scurte. Vacile nu au cozi scurte. Au cozi lungi......Ursul are o...
Sunt amestecurile de două substanțe lichide întotdeauna eterogene?
1) A pus lumânarea pe masă.
2) Am un cadou frumos.
3) Cânt la pian acum.