Φέρνοντας το οπτικό χρώμα στον υπέρηχο

Μια ομάδα ερευνητών από το Caltech και το Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνια (USC) ανέπτυξε μια καινοτόμο τεχνική ιατρικής απεικόνισης, η οποία συνδυάζει δύο προηγμένες μεθόδους: τον περιστροφικό υπέρηχο (RUS) και τη φωτοακουστική τομογραφία (PAT). Η νέα μέθοδος, που έχει ήδη δοκιμαστεί επιτυχώς σε διάφορα μέρη του ανθρώπινου σώματος, παρέχει γρήγορες, τρισδιάστατες έγχρωμες εικόνες που δείχνουν ταυτόχρονα τη δομή των μαλακών ιστών και λεπτομέρειες για τη λειτουργία των αιμοφόρων αγγείων.

Η τεχνική αντιμετωπίζει ορισμένα από τα βασικά μειονεκτήματα των παραδοσιακών εργαλείων απεικόνισης, όπως η αξονική τομογραφία (CT) και η μαγνητική τομογραφία (MRI), οι οποίες απαιτούν συχνά σκιαγραφικά μέσα, εκτίθενται σε ιονίζουσα ακτινοβολία ή είναι ακριβές και χρονοβόρες για επαναλαμβανόμενη χρήση. Με το RUS-PAT, οι σαρώσεις μπορούν να ολοκληρωθούν σε λιγότερο από ένα λεπτό και επιτυγχάνουν βάθος περίπου τεσσάρων εκατοστών. Η τεχνολογία θα μπορούσε επίσης να επεκταθεί σε βαθύτερους ιστούς μέσω ενδοσκοπικής χρήσης φωτός, αυξάνοντας περαιτέρω τις εφαρμογές της.

Ο συνδυασμός υπερήχων και φωτοακουστικής τομογραφίας

Οι υπέρηχοι παρέχουν γρήγορη και ακριβή δομική απεικόνιση των ιστών, ενώ η φωτοακουστική τομογραφία επιτρέπει στους ερευνητές να βλέπουν μόρια που απορροφούν φως και να παρακολουθούν τη ροή του αίματος με χρωματική ένδειξη. Στην παραδοσιακή PAT, η αποστολή παλμικού φωτός λέιζερ στους ιστούς προκαλεί δονήσεις στα μόρια του ιστού, οι οποίες παράγουν ακουστικά κύματα που μπορούν να μετρηθούν και να μετατραπούν σε εικόνες. Ωστόσο, η PAT μόνο της δεν παρέχει λεπτομερή δομική απεικόνιση.

Ο καθηγητής Lihong Wang του Caltech, δημιουργός της PAT πριν από περισσότερα από 20 χρόνια, εξηγεί ότι η πρόκληση ήταν να συνδυάσουν τα πλεονεκτήματα και των δύο μεθόδων με τρόπο που να παραμένει οικονομικός και πρακτικός για κλινική χρήση. Αντί να χρησιμοποιούν πολλούς μετατροπείς υπερήχων όπως στον παραδοσιακό υπέρηχο, η ομάδα δημιούργησε έναν μικρό αριθμό μετατροπέων σε σχήμα τόξου που περιστρέφεται γύρω από τον ιστό. Αυτός ο σχεδιασμός μιμείται έναν πλήρη ημισφαιρικό ανιχνευτή, μειώνοντας την πολυπλοκότητα και το κόστος. Οι ίδιοι ανιχνευτές χρησιμοποιούνται για να συλλέγουν τα σήματα τόσο από τους υπερήχους όσο και από τη φωτοακουστική τομογραφία.

Ο συνδυασμός αυτός δημιουργεί εικόνες υψηλής ανάλυσης που αποτυπώνουν ταυτόχρονα μορφολογία και αιμοδυναμική κατάσταση των ιστών, προσφέροντας έναν ολοκληρωμένο τρόπο απεικόνισης που δεν ήταν διαθέσιμος μεμονωμένα μέσω καμίας από τις δύο μεθόδους.

Πιθανές εφαρμογές στην ιατρική

Η νέα τεχνική υπόσχεται σημαντικά οφέλη σε πολλούς τομείς της ιατρικής. Μερικές από τις πιο υποσχόμενες εφαρμογές περιλαμβάνουν:

• Απεικόνιση όγκων μαστού: Η RUS-PAT μπορεί να δείξει με ακρίβεια τη θέση, το περιβάλλον, αλλά και την παθολογία και τη φυσιολογία του όγκου, βελτιώνοντας τη διάγνωση και τον σχεδιασμό χειρουργικών ή άλλων θεραπειών.

• Παρακολούθηση νευρικής βλάβης σε διαβητική νευροπάθεια: Η τεχνική μπορεί να δείξει παράλληλα την αιμάτωση και τη μορφολογία των νευρικών ιστών, διευκολύνοντας την αξιολόγηση της προόδου ή της απόκρισης στη θεραπεία.

• Απεικόνιση εγκεφάλου: Το RUS-PAT επιτρέπει την παρατήρηση λεπτομερών δομών εγκεφάλου, ενώ ταυτόχρονα παρέχει πληροφορίες για την αιμοδυναμική κατάσταση, κάτι που μπορεί να βοηθήσει στην έρευνα νευρολογικών διαταραχών ή εγκεφαλικών τραυματισμών.

Δημοσίευση και ομάδα ερευνητών

Η μελέτη δημοσιεύεται στο περιοδικό Nature Biomedical Engineering (16 Ιανουαρίου 2026). Συν-επικεφαλής συγγραφείς είναι οι Yang Zhang, Shuai Na και Dr. Jonathan J. Russin. Η ερευνητική ομάδα περιλαμβάνει επιπλέον επιστήμονες από το Caltech και το USC, με την εργασία να χρηματοδοτείται από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας.

Ο Dr. Wang σημειώνει ότι η τεχνική RUS-PAT αποτελεί σημαντικό βήμα προς την επίτευξη προσιτής, ταχείας και ολοκληρωμένης τρισδιάστατης απεικόνισης για την κλινική πράξη, με δυνατότητες εφαρμογής σε πολλούς τομείς της ιατρικής και της βιοϊατρικής έρευνας.

Με τον συνδυασμό γρήγορων σαρώσεων, τρισδιάστατων εικόνων και πολύχρωμων πληροφοριών για τη λειτουργία των ιστών, η RUS-PAT ανοίγει το δρόμο για νέες προσεγγίσεις στη διάγνωση, τη θεραπεία και την παρακολούθηση ασθενειών σε πραγματικό χρόνο, χωρίς τους περιορισμούς που έχουν οι παραδοσιακές τεχνικές απεικόνισης.