قام المهندسون الطبيون بتطوير التصوير المقطعي بالموجات فوق الصوتية – العلوم: الأخبار والفيديو

الفحص بالموجات فوق الصوتية هو جزء لا يتجزأ من الطب الحديث. فهو يساعد على تصور الأنسجة الرخوة والأعضاء، وقياس تدفق الدم ومراقبة نمو الجنين. ومع ذلك، فإن هذه الطريقة لها حدود – مجال رؤية ضيق وخطر الخطأ اعتمادًا على مهارة المشغل.

قام معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا بتطوير التصوير المقطعي بالموجات فوق الصوتية (UT) بدون هذه العيوب، والذي يسمح للمرء بالحصول على صور لمقاطع عرضية كاملة لجسم الإنسان. تم وصف منهجية ونتائج اختباراتها في المجلة طبيعة الهندسة الطبية الحيوية.

يقول البروفيسور ليهونغ وانغ، الذي قاد الدراسة: “مثل الأشعة السينية القياسية أو التصوير بالرنين المغناطيسي أو التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني، لا يعتمد نظامنا على مهارة المشغل. فهو يوفر زاوية رؤية واسعة، لأننا نرى المقطع العرضي بأكمله، ولا يضغط على الأنسجة، ويتجنب التشوه. بالإضافة إلى ذلك، تعتبر الموجات فوق الصوتية آمنة تمامًا للمرضى، مما يعطي ميزة كبيرة على طرق الإشعاع المؤين”.

كيف تعمل الموجات فوق الصوتية التقليدية: يقوم محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية بإصدار نبضات صوتية عالية التردد إلى الجسم ثم يقيس انعكاساتها من الأنسجة والأعضاء، مما يشكل صورة ثنائية الأبعاد.

تنتقل الموجات الصوتية في الماء بشكل أسرع من الهواء – ولهذا السبب يتم تطبيق هيدروجيل على الجلد لإجراء الموجات فوق الصوتية لإزالة طبقات الهواء. وهذا أكثر أهمية في الموجات فوق الصوتية، لذلك استلهم المطورون نظام الموجات فوق الصوتية المبكر من الخمسينيات، حيث كان المرضى مغمورين في خزان من الماء.

كيف يعمل

“لكي تنتشر الموجات فوق الصوتية بشكل فعال، يجب أن يكون هناك ماء بين المريض ومحولات الطاقة. لذلك، جلس المشاركون في تجاربنا في وعاء من الماء، تاركين رؤوسهم في الخارج. هناك هيكل على شكل حلقة حول حوض الاستحمام، حيث تم توصيل 512 جهاز استشعار. وبواسطته، نقوم بمسح الجسم من الأعلى إلى الأسفل، والحصول على صور لمقاطع عرضية مختلفة”، يوضح وانغ.

لا يقوم النظام بقياس الصدى فحسب، بل يلتقط أيضًا الإشارة المرسلة: فهو يحدد سرعة الصوت للتمييز بين أنواع الأنسجة، ويحدد أيضًا توهينها.

“يمكن أن تكون التغيرات في الأنسجة بمثابة علامة لبعض الأمراض، مثل الالتهاب المزمن أو السرطان. إذا أصبحت الأنسجة أكثر كثافة بسبب الورم، فإن صدى الصوت أو سرعة الموجة أو معامل التوهين يتغير عندما يمر الصوت. كلما زاد عدد المعلمات الفيزيائية التي يمكننا قياسها، زاد احتمال أن نكون قادرين على مقارنة هذه القياسات بمؤشرات مهمة من الناحية الفسيولوجية والمساعدة في تشخيص الأمراض المختلفة،” يتابع البروفيسور.

تم اختبار UST على خمسة متطوعين أصحاء. أظهرت التجارب أن فحص البطن بالموجات فوق الصوتية يستغرق 10 ثوانٍ.

ويخلص الباحث إلى أنه “لقد أثبتنا أن الموجات فوق الصوتية الكاملة يمكن أن تكون أداة غير مكلفة وآمنة وسريعة ومريحة لفحص ومراقبة الحالة الصحية”.

وهو واثق من أن هذه التقنية ستعمل بنجاح على أجزاء أخرى من الجسم – الأطراف والرقبة والدماغ.

ما هو التالي

في المستقبل، يعتزم المطورون التخلي عن خزان المياه، واستبداله بكيس ماء رقيق ممزوج بمادة هلامية موصلة. وهذا سيجعل من الممكن صنع جهاز الموجات فوق الصوتية بطاولة أفقية، مثل الأنواع الأخرى من التصوير المقطعي، وكذلك إجراء فحوصات في الوقت الحقيقي مباشرة أثناء العمليات.

والخطوة التالية هي اختبار النظام على المرضى الذين يعانون من الساركوما الشحمية. هذا سرطان نادر ينشأ من الخلايا الدهنية. ومن الصعب اكتشافه بالطرق الحديثة، حيث أن الورم غالبا ما يكون موجودا في عمق الأنسجة وليس له حدود واضحة.

يؤكد وانغ: “أنت بحاجة إلى معرفة سمك الطبقة الدهنية لتقييم ومراقبة تطور الورم. وتسمح لنا تقنيتنا بالقيام بذلك بشكل أكثر دقة. ولأنها آمنة وغير مؤلمة، يمكننا مراقبة نفس المريض كلما دعت الحاجة”.

وأضاف أنه تم تقديم طلب براءة اختراع للتصوير المقطعي بالموجات فوق الصوتية لقسم كامل.