Дата публикации: 24.07.2015 15:49:00

Новая ультразвуковая технология, проникающая через кости и металлические объекты

Исследователи разработали методику, которая позволяет ультразвуковым волнам проникать сквозь кости, металлические структуры, использующую специально разработанные структуры, позволяющие компенсировать искажения, как правило, вызванные так называемыми "аберрирующими слоями".

"Мы разработали дополнительные метаматериалы, которые упростят для медицинских работников использование ультразвука в диагностических или терапевтических целях, таких как мониторинг кровотока в головном мозге или для лечения опухолей головного мозга", прокомментировал TarryChenShen, аспирант Государственного университета Северной Каролины (NC) (Raleigh, США), ведущий автор статьи об исследовании, которое было опубликовано 18 ноября 2014 в журнале PhysicalReviewLetters. "Трудности возникали в прошлом из-за искажения черепом ультразвукового акустического окна."

"При использовании новой технологии  аберрирующий слой не возникает. Эти метаматериалы можно также использовать и в промышленных условиях", заявил доктор YunJing, доцент кафедры механической и аэрокосмической инженерии штата Северная Каролина, и ведущий автор статьи. "Например, это позволит нам использовать ультразвук для обнаружения трещин в крыльях самолета под металлической обшивкой".

Ультразвуковая визуализация работает, испуская высокочастотные звуковые волны. Когда эти волны отражаются от объекта, они возвращаются в ультразвуковой аппарат, который затем преобразует волны в изображении. Тем не менее, некоторые объекты, такие как металл или кости, имеют такие физические характеристики, которые блокируют или искажают акустические волны ультразвука. Такие препятствия называют «аберрирующими слоями». Исследователи решили эту проблему, разработав индивидуальную структуру метаматериала, которая учитывает акустические характеристики аберрирующего слоя, уравновешивая их. В структурах метаматериала используется ряд мембран и трубочек для достижения желаемых акустических характеристик.

Ученые оценивали технику с использованием компьютерного моделирования, а физический прототип устройства находится только в проекте разработки. При моделировании, только 28% энергии ультразвуковой волны проходило через кость, когда метаматериал не использовался. С использованием метаматериала 88% энергии ультразвуковых волн проходит через аберрирующего слоя. "По сути, это как если бы аберрирующий слой отсутствовал," сказал доктор Jing.

Эта технология может быть использована как для ультразвуковой визуализации, так и в терапевтических целях, например, использовать энергию ультразвука для «сжигания» опухолей головного мозга.

Источник: www.medimaging.net