Andrzej PająkNaukowcy z University of Edinburgh stworzyli kamerę, dzięki której mogą zajrzeć w głąb ludzkiego ciała. Na razie projekt działa tylko w połączeniu z endoskopem, ale już sam ten fakt jest obiecujący.
Kamera stworzona w ramach projektu Proteus (zdjęcie: University of Edinburgh)
Od czasu pierwszego, medycznego użycia promieniowania rentgenowskiego upłynęło już 121 lat. Jednak, jak pewnie wiecie, ta najczęściej wykorzystywana metoda obrazowania medycznego ma jedną wadę: używane w radiologii promieniowanie X nie jest obojętne dla naszych organizmów.
Tę barierę postanowili przełamać członkowie zespołu Proteus z Edynburga (Wielka Brytania), pracującego pod kierownictwem profesora Keva Dhaliwala. Badacze opracowali kamerę, która potrafi „zajrzeć” w głąb ludzkiego ciała. Została zbudowana po to, żeby można było na żywo śledzić narzędzia medyczne wprowadzane do ciała pacjenta, takie jak endoskop, czyli urządzenia wykorzystywane do badania wnętrza np. żołądka, jelit czy oskrzeli.
Nowa kamera, w przeciwieństwie do aparatu rentgenowskiego, używa bezpiecznego dla człowieka światła i działa na zupełnie innej zasadzie. Umieszczone nad pacjentem urządzenie wykrywa światło emitowane przez narzędzie, znajdujące się w ciele pacjenta. W tym konkretnym przypadku, było to źródło lasera działającego w bliskiej podczerwieni (785 nm), umieszczone właśnie na końcu endoskopu.
Przedstawione przez Proteusa rozwiązanie bazuje na kamerze o bardzo dużej czułości, która jest w stanie rejestrować docierające do niej nawet pojedyncze fotony. Jednak sama czułość to za mało, żeby zwizualizować wewnętrzną strukturę ciała człowieka. By to stało się możliwe naukowcy skorzystali z tzw. obrazowania balistycznego.
Tkanka ludzka z punktu widzenia fizyki jest mętna optycznie, co oznacza, że padające na nią światło rozprasza się w niej albo się od niej odbija. Dlatego, kiedy nawet wysokoczuła kamera zarejestruje światło, które przedostało się przez podświetlone endoskopem od środka tkanki, to jedyne co zobaczymy to zaszumiony, rozmazany i w efekcie bezużyteczny obraz.
Wiadomo jednak, że bardzo mała liczba fotonów nawet przez mętny ośrodek potrafi przedostać się na zewnątrz bez żadnej zmiany kierunku. Są to tzw. fotony balistyczne.
To one są dla naukowców punktem odniesienia. Fotony balistyczne pokonują najkrótszą drogę pomiędzy źródłem światła a kamerą. Wszystkie inne ulegają różnego rodzaju odbiciom i mówimy o nich, że są to fotony rozproszone. Pokonują dłuższą drogę i przez to docierają do kamery z opóźnieniem. To właśnie dzięki analizie tej różnicy w czasie, kamera zespołu Proteusa jest w stanie pokazać gdzie w ciele pacjenta znajduje się w danej chwili endoskop.
Po prawej obraz tkanek oświetlonych endoskopem, który bez żadnej obróbki zarejestrowała kamera. Po lewej ten sami widok, ale zobrazowany balistycznie. Szum zniknął, a jasne punkty wyraźnie pokazują czubek narzędzia umieszczonego ciele pacjenta.
(zdjęcie: University of Edinburgh)
Jak na razie prototyp pokazuje punktowo tylko samą końcówkę endoskopu. Obiecujące jest to, że może on być umieszczony nawet do 20 cm pod skórą pacjenta. Zespół prof. Dhaliwala w następnym kroku chce zmodyfikować kamerę, tak żeby można było widzieć kształt całego narzędzia znajdującego się w ciele pacjenta.
Jeśli tę metodę połączy się w przyszłości z algorytmami analizującymi czas, w jakim do kamery docierają rozproszone fotony, być może uda się również zwizualizować otoczenie endoskopu. Pozwoli rozróżniać różne rodzaje tkanek, a co za tym idzie zobaczyć narządy, kości itd.
Mnie osobiście nurtuje pytanie, czy taka metoda ma szansę w 100% zastąpić aparaty rentgenowskie np. podczas prześwietlania kości ręki, którą dość łatwo powinno dać się podświetlić z zewnątrz.
You must be logged in to post a comment.