Obrazowanie tkanek i narządów: dwa kroki do widzenia w ruchu

Techniki takie jak tomografia komputerowa czy rezonans magnetyczny pozwalają na oglądanie tych struktur z dużą dokładnością. A takie jak funkcjonalny rezonans magnetyczny pozwalają w czasie rzeczywistym obserwować np. zmiany aktywności mózgu. Mają one jednak kluczowe ograniczenie – immobilizacja pacjenta. Każda wiąże się z umieszczeniem osoby wewnątrz wielkiego i ciasnego urządzenia, w którym musi on pozostać bez ruchu przez cały czas trwania badania. To dla pacjenta duży stres, a dla medyków duże utrudnienie metodologiczne. Aby temu sprostać, naukowcy rozwijają techniki mobilnego obrazowania, a w ostatnich tygodniach pojawiły się aż dwie nowe propozycje.

Naukowcy z Rotterdamu skupili się na neuroobrazowaniu i opracowali nowatorską technikę funkcjonalnej ultrasonografii (fUSi). Dzięki niej można za pomocą ultradźwięków wykrywać i rejestrować zmiany hemodynamiczne jako wskaźniki aktywności neuronalnej. Technika jest stosunkowo tania i daje wysoką rozdzielczość. Co więcej, pozwala na badanie mózgu podczas naturalnych czynności, takich jak chodzenie czy mówienie, a nie tylko w ograniczeniach laboratoryjnych. A to dzięki zastosowaniu spersonalizowanych hełmów drukowanych w 3D. W połączeniu z czaszkowymi implantami przepuszczalnymi dla ultradźwięków technika gwarantuje precyzję obrazowania w ruchu. Badania potwierdziły niezawodność metody przez 21 miesięcy, a wyniki fUSi były porównywalne z fMRI.

Kilka dni później naukowcy z Pekinu opublikowali inną, szerszą pracę o mobilnym obrazowaniu, mającą zastosowanie również w badaniu innych tkanek: zaprojektowali system triboelektrycznej tomografii impedancyjnej (TIT) oparty na tzw. nanogeneratorach triboelektrycznych (TENG). Tomografia impedancyjna (EIT) to technika obrazowania, która prezentuje rozkład właściwości elektrycznych w określonych obszarach ciała. Pozwala to na uzyskanie informacji na temat stanu tkanek i organów. Choć stacjonarne urządzenia EIT do monitorowania organów ludzkich są już powszechnie stosowane, rozwój noszonych i przenośnych systemów do dynamicznego obrazowania tkanek wciąż napotyka liczne wyzwania techniczne, choćby związane z jakością obrazu. Szczególnie trudne jest opracowanie źródła prądu, które nie tylko zapewni odpowiednią jakość sygnału, lecz także będzie dostosowywało się do zmieniających się warunków obciążenia. Odpowiedzią na te wyzwania jest opracowane przez autorów innowacyjne elektrostatyczne źródło sygnału (HESS), oparte na kompozytowym TENG (triboelektrycznym generatorze nanogenerującym energię).

Dzięki swojej konstrukcji, HESS dostarcza wysokiej jakości sygnały elektryczne, co pozwala na bezpieczne i dokładne obrazowanie w systemach EIT i zapewnia jakość, która nie została osiągnięta w żadnym wcześniej zgłoszonym urządzeniu TENG. Umożliwia uzyskiwanie dynamicznych obrazów ruchu mięśni i kończyn, a także monitorowanie intencji ruchowych oraz wykrywanie subtelnych, nieprawidłowych zmian w głębokich tkankach. Przykładem takich zmian mogą być mikrozłamania, które są trudne do zauważenia w tradycyjnych metodach obrazowania. Obrazy uzyskiwane w systemie TIT pozwalają na precyzyjną analizę przekrojową tkanek, umożliwiając lekarzom dokładną ocenę stanu zdrowia pacjenta w czasie rzeczywistym.

Rozwój tej technologii stanowi znaczący krok naprzód w medycynie, umożliwiając zarówno dokładniejsze diagnozy, jak i bardziej komfortowe, nieinwazyjne metody monitorowania stanu zdrowia. Z kolei fUSi może zrewolucjonizować neurologię, umożliwiając lokalizację sygnałów mózgu podczas zadań ruchowych. To ogromny krok naprzód w diagnostyce, ale też duży w badaniach – dzięki takim technikom, wachlarz możliwości w eksperymentach naukowych ogromnie się poszerzył.

Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.