O nouă metodă de imagistică medicală permite vizualizarea tridimensională (3D) a ţesuturilor şi a vaselor de sânge, oferind simultan informaţii despre structura şi funcţionarea acestora. Tehnica îmbină două tehnologii deja cunoscute şi poate fi aplicată rapid, fără proceduri complexe, în mai multe regiuni ale corpului uman.
Cercetători de la California Institute of Technology (Caltech) şi University of Southern California (USC) au dezvoltat o metodă de imagistică care combină ecografia cu tomografia fotoacustică.
Rezultatul este obţinerea unor imagini 3D color, în timp aproape real, care arată atât forma ţesuturilor moi, cât şi modul în care funcţionează vasele de sânge. Metoda a fost testată pe mai multe zone ale corpului uman, inclusiv capul, sânul şi membrele, demonstrând o aplicabilitate extinsă.
În imagistica medicală, fiecare tehnică vine cu limitele sale. Ecografia, de exemplu, este rapidă, accesibilă şi potrivită pentru vizualizarea structurii ţesuturilor, dar oferă de obicei imagini bidimensionale (2D) şi nu furnizează informaţii detaliate despre circulaţia sângelui sau compoziţia acestuia.
Tomografia fotoacustică completează aceste lipsuri folosind impulsuri laser care sunt absorbite de moleculele din sânge. Absorbţia generează unde sonore care pot fi detectate şi transformate în imagini. Întrucât diferite molecule absorb lumina în mod diferit, metoda permite vizualizarea vaselor de sânge în culori care corespund modului diferit în care componentele sângelui absorb lumina, permiţând diferenţierea vaselor şi evaluarea funcţiei vasculare. Singură, însă, tomografia fotoacustică nu oferă suficiente detalii despre structura ţesuturilor din jur.
Alte metode avansate, precum tomografia computerizată sau imagistica prin rezonanţă magnetică (RMN), pot reda anatomia umană cu mare precizie, dar sunt costisitoare, pot necesita substanţe de contrast, pot implica expunere la radiaţii ionizante sau sunt prea lente pentru a fi utilizate frecvent ori la patul pacientului.
Pentru a depăşi aceste limitări, echipa a dezvoltat sistemul RUS-PAT, care combină ecografia cu tomografia fotoacustică.
Tomografia fotoacustică a fost introdusă în urmă cu peste două decenii, iar în această metodă este integrată într-un sistem care foloseşte un număr redus de detectoare cu formă de arc, rotite în jurul zonei examinate. Această configuraţie permite obţinerea de imagini ample, asemănătoare celor realizate cu detectoare complexe, dar cu un cost şi o complexitate mult mai reduse.
În noul sistem, aceleaşi detectoare sunt utilizate atât pentru semnalele ecografice, cât şi pentru cele fotoacustice. Ultrasunetele sunt emise într-un câmp larg, iar semnalele rezultate sunt colectate pentru ambele tipuri de imagistică. Astfel, se obţin aproape simultan informaţii despre morfologia ţesuturilor şi despre reţeaua vasculară.
Tomografia hibridă RUS-PAT combină două tehnici existente ecografia şi tomografia fotoacustică, şi permite simultan obţinerea unor imagini 3D ale structurii ţesuturilor moi şi a reţelei vasculare. Sistemul a fost utilizat pentru obţinerea de imagini din mai multe regiuni anatomice umane, inclusiv capul, sânul şi membrele. Credit: Yang Zhang
Autorii studiului arată că metoda poate fi folosită în orice regiune a corpului în care lumina poate fi livrată, inclusiv prin endoscopie.
Printre aplicaţiile menţionate se numără imagistica mai precisă a tumorilor sânului, monitorizarea leziunilor nervoase în neuropatia diabetică, prin evaluarea simultană a structurii şi a aportului de oxigen, precum şi studiile de imagistică cerebrală care combină detaliile anatomice cu observarea fluxului sanguin.
În forma actuală, sistemul permite scanarea până la o adâncime de aproximativ 4 centimetri, iar o examinare completă durează mai puţin de un minut.
Echipamentul este amplasat sub un pat de examinare şi a fost deja testat pe voluntari şi pacienţi umani. Tehnologia se află, în prezent, într-un stadiu incipient de dezvoltare pentru aplicaţii medicale.
Rezultatele cercetării au fost publicate în revista Nature Biomedical Engineering, metoda fiind testată în mai multe contexte clinice, inclusiv în studii pe pacienţi.
