Οι απεικονίσεις με τον υπέρηχο θα γίνονται με υπερηχητικά κύματα

Από την ιστοσελίδα PhysicsWeb, 25 Μαρτίου 2004

Φυσικοί στη Γαλλία έχουν παραγάγει υπερηχητικά κύματα - με μεγαλύτερη ταχύτητα από του ήχου - στον ανθρώπινο ιστό για πρώτη φορά εκμεταλλευόμενοι το ακουστικό ανάλογο της ακτινοβολίας Cerenkov - το φως που εκπέμπεται από τα φορτισμένα σωματίδια όταν ταξιδεύουν μέσω ενός μέσου γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός σε εκείνο το μέσο. Ο Mathias Fink και συνάδελφοι του στο Laboratoire Ondes et Acoustiques στο Παρίσι λένε ότι τα αποτελέσματά τους θα μπορούσαν να έχουν εφαρμογές στην ιατρική απεικόνιση, που γίνεται σήμερα με τη βοήθεια των γνωστών υπέρηχων (J. Bercoff και λοιποί. 2004 Appl. Phys. Lett 84 2202).

Ο υπέρηχος είναι γνωστό ότι χρησιμοποιείται για να παίρνουμε τις πρώτες εικόνες των αγέννητων μωρών μέσα στη μήτρα. Όμως, χρησιμοποιείται αρκετά και σε πολλές άλλες ιατρικές εφαρμογές. Οι περισσότερες μηχανές υπέρηχων μετατρέπουν ένα ηλεκτρικό σήμα άμεσα σε μηχανικές δονήσεις μέσω του πιεζοηλεκτρικού φαινομένου. Εντούτοις, αυτές οι συσκευές παράγουν διαμήκη ηχητικά κύματα και λειτουργούν μόνο μέσα σε ένα στενό εύρος συχνοτήτων, της τάξεως των Megahertz. Τα εγκάρσια ηχητικά κύματα - που θα μπορούσαν να δίνουν περισσότερες πληροφορίες για το αντικείμενο που ανιχνεύεται - δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε αυτές τις συχνότητες, επειδή απορροφώνται από τον ανθρώπινο ιστό.

Τώρα, ο Fink και οι συνάδελφοι του έχουν υπερνικήσει αυτό το πρόβλημα παράγοντας εγκάρσια ηχητικά κύματα σε υπερηχητικές συχνότητες. Οι ερευνητές εστιάζουν μια ακτίνα υπερήχων στον ιστό τον οποίο μελετούν για να δημιουργήσει μια δόνηση, που ενεργεί ως δευτερογενή πηγή υπερηχητικών κυμάτων.

Αυτή η πηγή των υπερήχων μπορεί να μετακινηθεί εστιάζοντας το αρχικό κύμα υπερήχων σε διαφορετικά βάθη στον ιστό, και εάν η πηγή είναι φτιαγμένη έτσι ώστε να μετακινείται γρηγορότερα από την ταχύτητα του ήχου στον ιστό, τότε η ακτίνα μπορεί να αποκτήσει υπερηχητικές ταχύτητες σε λίγες δεκάδες χιλιοστά του δευτερολέπτου. Τα κύματα - που αρχικά διαδίδονται σε έναν κώνο - που λέγεται κώνος Mach - διαστρεβλώνονται γρήγορα από οποιεσδήποτε ανομοιογένειες που συναντούν στον ιστό. Τέλος, αυτές οι διαστρεβλώσεις αναλύονται για να παραγάγουν μια εικόνα (βλ. διπλανές εικόνες).

"Αυτή η ηχογραφική συσκευή με τις πολύ μεγάλες ταχύτητες είναι το μόνο μοντέλο στον κόσμο, που είναι σε θέση να παραγάγει μια υπερηχητική κατάσταση, καθώς επίσης και εικόνα των προκυπτόντων κυμάτων που διαδίδονται στο σώμα", λέει ο Fink.

"Αυτό το σύστημα είναι σε θέση να υπολογίσει 5000 εικόνες υπερήχων ανά δευτερόλεπτο, που είναι περισσότερο από 100 φορές γρηγορότερα από τις συμβατικές τεχνικές υπερήχων".

Ο Fink τονίζει ότι η τεχνική αυτή ήδη έχει εξεταστεί επιτυχώς σε υγιή ανθρώπινο ιστό στο μαστό και θα μπορούσε να αποδειχθεί χρήσιμη στη διάγνωση του καρκίνου. Η ομάδα του προγραμματίζει τώρα να εξετάσει τη νέα μέθοδο σε ασθενείς με όγκους.