Recentemente, i ricercatori diLaboratorio Lincoln del MITe i collaboratori del Center for Ultrasound Research and Translation (CURT) del Massachusetts General Hospital (MGH) hanno sviluppato un nuovo dispositivo di imaging medico: ultrasuoni laser senza contatto (NCLUS).
(Fonte: Laboratorio Lincoln del MIT)
Si dice che questo sistema a ultrasuoni basato sul laser fornisca immagini delle caratteristiche interne del corpo come organi, grasso, muscoli, tendini e vasi sanguigni. Il sistema può anche misurare la resistenza ossea e potenzialmente monitorare i diversi stadi della malattia.
"Il nostro concetto brevettato di sistema laser sicuro per la pelle è progettato per trasformare gli ultrasuoni medici superando i limiti delle sonde a contatto convenzionali", spiega il ricercatore principale Robert Haupt, membro senior dello staff dell'Active Optical Systems Group del Lincoln Laboratory.
Robert Haupt e il membro senior dello staff Charles Wynn sono co-inventori della tecnologia, mentre Matthew Stowe, vice capogruppo, è responsabile della leadership tecnica e della supervisione del programma NCLUS. Rajan Gurjar è il leader dell'integrazione di sistemi e Jamie Shaw, Bert Green, Brian Boitnott (ora alla Stanford University) e Jake Jacobsen hanno collaborato all'ingegneria ottica e meccanica e alla costruzione del sistema.
Sebbene i sistemi a ultrasuoni medici all’avanguardia siano in grado di distinguere le caratteristiche dei tessuti entro pochi millimetri, questa tecnologia presenta alcune limitazioni.Ultrasuoni laser senza contatto (NCLUS), d'altro canto, può ridurre la necessità di ecografisti e diminuire la variabilità dell'operatore automatizzando completamente il processo di acquisizione delle immagini ecografiche. Il posizionamento del laser può essere riprodotto accuratamente, eliminando così la variabilità delle misurazioni ripetute. Poiché la misurazione non avviene a contatto, non vi è alcuna compattazione localizzata del tessuto o distorsione delle caratteristiche dell'immagine ad essa associata. Inoltre, analogamente alla risonanza magnetica e alla TC, l'ecografia laser senza contatto (NCLUS) utilizza marcatori cutanei per fornire una struttura di riferimento fissa per riprodurre e confrontare scansioni ripetute nel tempo. Per supportare questa funzione di tracciamento, il team del laboratorio ha sviluppato un software per elaborare le immagini ecografiche e rilevare eventuali cambiamenti tra le immagini.
Gli ultrasuoni laser senza contatto (NCLUS) non richiedono né pressurizzazione manuale né gel di accoppiamento (richiesto per le sonde a contatto), quindi sono adatti anche per i pazienti che hanno parti del corpo doloranti o sensibili, che sono in uno stato fragile o che sono a rischio di infezione. Questa tecnologia consente l'imaging di pazienti ustionati o traumatizzati, pazienti con aperture dirette ai tessuti profondi durante l'intervento chirurgico, neonati prematuri che necessitano di terapia intensiva, pazienti con lesioni al collo e alla colonna vertebrale e pazienti con malattie infettive remote.
Usare unlaser pulsato, l'energia luminosa viene trasmessa attraverso l'aria alla superficie della pelle, dove la luce viene rapidamente assorbita una volta entrata nella pelle. L'impulso luminoso provoca un riscaldamento localizzato istantaneo e deforma rapidamente la pelle attraverso un processo termoelastico, che a sua volta genera onde ultrasoniche che fungono da sorgente di ultrasuoni.
L'impulso luminoso genera una potenza ultrasonica sufficiente ad una frequenza paragonabile agli ultrasuoni medici reali senza causare alcun dolore alla pelle. Il gruppo di ricerca ha brevettato la scelta delle lunghezze d’onda del portatore ottico e il processo fotoacustico è progettato per produrre una fonte coerente di ultrasuoni, indipendentemente dal colore della pelle o dalla ruvidità dei tessuti.
Gli echi degli ultrasuoni che ritornano dall'interno del tessuto si presentano come vibrazioni localizzate sulla superficie cutanea, che vengono misurate da un vibrometro laser Doppler dedicato altamente sensibile.
