Как при помощи ультразвука заглянуть микроскопом в живой мозг?

21 июля 2019

Группа исследователей из Университета Карнеги Меллон в Питтсбурге представила новый метод получения внутритканевых изображений без использования инвазивных процедур. Это позволит избавиться от эндоскопических камер для исследования, например, тканей мозга. Работа опубликована в Light: Science and Applications.

Биологическая ткань известна своим свойством препятствовать распространению света. Поэтому невозможно заглянуть в ее глубь – для этого диагностам и исследователям приходится прибегать к различным физическим методам для получения изображений того, что происходит в организме. Наиболее информативные изображения можно получить в основном с помощью эндоскопов, вводя камеру прямо внутрь организма.

Такие манипуляции, во-первых, не всегда безопасны. А во-вторых, не всемогущи – их введение вглубь ткани может необратимо ее повредить – поэтому эндоскопические исследования на мозге практически не проводятся.

В представленной работе ученые описывают метод получения оптических изображений внутритканевых участков с помощью ультразвука. Сочетание физических свойств ультразвуковых волн и оптической микроскопии скани позволяют сформировать «виртуальную линзу» в толще ткани, которая будет фиксировать окружение практически как камера и получать микроизображения без вскрытия покровов. В том числе – в мозге.

Получение изображения в мутной рассеивающей среде. В центре: до включения ультразвуковой линзы, справа — после

Исследователи сообщают, что возможности технологии позволяют использовать ее даже в качестве внешних портатитвных устройств: пациент может наклеить пластырь, а данные будут передаваться напрямую врачу. Этот метод имеет много потенциальных клинических (и не только) применений: от мониторинга состояния кожи и отслеживания мозговой активности, фотодинамической терапии и диагностики опухолевых заболеваний до применения в области машинного зрения и других промышленных целях.