КОЛИ УЛЬТРАЗВУК ОБІЙДЕ АБЕРУЮЧІ ШАРИ
Ультразвукова діагностика нагадує роботу сонара. Використовуючи високочастотний формувач ультразвукового променя, діагностична система виробляє і направляє акустичні хвилі в область, яка підлягає обстеженню. Відбиваючись від внутрішніх органів, їх тканин і судин, хвилі змінюють свої властивості, що вловлює ультразвуковий апарат і автоматично перетворює в графічне зображення.
Чим обмежений стандартний УЗД апарат
Ультразвукова візуалізація можлива завдяки тому, що акустичні хвилі проникають крізь м'язові тканини і органи, однак вони не здатні проникнути через кістки і метал, через що можливості ультразвукового устаткування обмежені. Тверді матеріали, такі як хірургічні металеві пластини і людські кістки блокують ультразвуковий промінь, сильно викривлюючи хвилі. У медицині такі матеріали прийнято називати абераційними шарами.
В університеті Північної Кароліни створили принципово новий УЗД апарат
Інженери довгий час борються з проблемою абераційних шарів, намагаючись розробити технологію, яка зможе обійти фізичні характеристики абераційних матеріалів і дозволить ультразвуковому випромінюванню проникнути крізь металеві предмети і кістки. Першими, кому вдалося досягти помітного результату в даному напрямку, стали співробітники американського Університету Північної Кароліни. Вченим вдалося створити структуру з метаматеріалів, яка значно підвищить ефективність УЗД.
Вчені з Північної Кароліни пропонують використовувати унікальний метаматериал, який має трубчасту структуру й мембрани зі штученим шляхом заданими властивостями, здатний нівелювати ефект абераційного шару шляхом багаторазового посилення акустичного сигналу. «Ми винайшли унікальний метаматериал, який дозволить сонографістам істотно розширити сферу застосування УЗД апаратів в ультразвуковій діагностиці та терапевтичній практиці. Ми зможемо оцінювати кровотік в різних відділах мозку і своєчасно визначати онкологічні новоутворення, використовуючи звичайний УЗД апарат, - стверджує Террі Чень Шень, керівник дослідницького процесу і аспірант університету Північної Кароліни. Досі це було неможливо, тому що кістки черепа не дозволяли ультразвуковим хвилям проникнути всередину без викривлення візуалізованого зображення!»
Метаматеріали вдосконалили звичайний УЗД апарат
Результати комп'ютерної симуляції інноваційних метаматеріалів, призначених для використання в УЗД датчиках, показали феноменальні результати, - використання звичайних датчиків показало, що через великі кістки проходить тільки 28% акустичних хвиль, в той час як обладнання з метаматеріалами забезпечило прохідність сигналу з чистотою 88%. За словами співавтора дослідження, доктора Юнь Цзін, цього цілком достатньо для того, щоб подолати абераційний шар. «Технологія користуватиметься попитом як для діагностичної візуалізації, так і в терапевтичних цілях. З її допомогою діагностика пухлин головного мозку значно спроститься»- впевнений фахівець.
Вчені сподіваються, що перспективна розробка отримає підтримку, так як з її допомогою буде працювати не тільки стаціонарний УЗД апарат, а й промислові сканери, зокрема, в аерокосмічному інжинірингу.
14.09.2016