Βρείτε μας στο Google News. Πατήστε εδώ!Επιστήμονες από το Κρατικό Πανεπιστήμιο του Κολοράντο και το Πανεπιστήμιο του Σάο Πάολο ξεπέρασαν μια πρόκληση που εμπόδιζε τη χρήση της ιατρικής απεικόνισης με υπερήχους σε περιβάλλοντα εντατικής θεραπείας και επειγόντων περιστατικών. Αυτή η τεχνολογική πρόοδος θα μπορούσε κάποια μέρα να οδηγήσει σε βελτιωμένη εντατική φροντίδα για τους ασθενείς.
Η λήψη ακριβών ιατρικών εικόνων με χρήση αξονικής τομογραφίας με υπερήχους (USCT) είναι δύσκολη λόγω της αβεβαιότητας της τοποθέτησης των αισθητήρων, η οποία αλλάζει με την κίνηση του ασθενούς. Η διεπιστημονική ομάδα, που περιλαμβάνει έναν μαθηματικό, έναν μηχανικό και έναν γεωφυσικό, βρήκε μια σεισμολογική λύση σε αυτό το πρόβλημα και βελτίωσε την ανάλυση των υπερηχογραφικών εικόνων για την παρακολούθηση των πνευμόνων.
Τα αποτελέσματά τους, που δημοσιεύθηκαν στο IEEE Transactions on Biomedical Engineering, φέρνουν την USCT ένα βήμα πιο κοντά στο να είναι μια ασφαλής, οικονομικά αποδοτική και φορητή λύση για την ιατρική απεικόνιση που εκπέμπει ακτινοβολία.
Ασφαλέστερη από τις αξονικές τομογραφίες
Η αξονική τομογραφία με υπερήχους δεν εκπέμπει ιονίζουσα ακτινοβολία, επομένως είναι μια ασφαλέστερη εναλλακτική λύση στην ιατρική απεικόνιση που χρησιμοποιεί αξονική τομογραφία ακτίνων Χ ή σαρώσεις “CAT”. Η ιονίζουσα ακτινοβολία μπορεί να βλάψει ζωντανούς ιστούς, ειδικά με επαναλαμβανόμενες σαρώσεις. Οι αξονικοί τομογράφοι είναι επίσης γενικά μεγάλοι και σταθεροί, επομένως οι ασθενείς πρέπει να μεταφέρονται στα μηχανήματα, ανεξάρτητα από την κατάστασή τους ή τον εξοπλισμό διάσωσης στον οποίο μπορεί να είναι συνδεδεμένοι.
Η μετακίνηση ασθενών με τραύμα στο κεφάλι ή την πλάτη μπορεί να είναι επικίνδυνη και η USCT προσφέρει μια φορητή λύση που μπορεί να δοθεί στους ασθενείς. Η καθηγήτρια μαθηματικών του CSU, Jennifer Mueller, εργάζεται για την ανάπτυξη μιας επιλογής απεικόνισης USCT για παρακολούθηση στο κρεβάτι, ώστε οι γιατροί να μπορούν να παρακολουθούν και να αντιμετωπίζουν επικίνδυνες καταστάσεις πιο γρήγορα, χωρίς να εκθέτουν τους ασθενείς σε ιονίζουσα ακτινοβολία. «[Η USCT] έχει τη δυνατότητα να παρέχει μια ανταπόκριση σε πραγματικό χρόνο σε αναπτυσσόμενες καταστάσεις που θα μπορούσαν να αντιμετωπιστούν νωρίτερα παρά αργότερα όταν αποτελούν μεγάλο πρόβλημα», δήλωσε η Mueller.
Ωστόσο, για να χρησιμοποιηθεί η USCT σε μονάδες εντατικής θεραπείας και τμήματα επειγόντων περιστατικών, πρέπει να είναι συνδεδεμένοι αισθητήρες στον ασθενή για να μεταδίδεται ο υπέρηχος μέσω του σώματος. Οι αισθητήρες USCT θα φοριούνται από τον ασθενή σε μια ζώνη δεμένη γύρω από το σώμα του. Σε αντίθεση με τις σταθερές παραμέτρους των μηχανημάτων CT, τα όρια της USCT ποικίλλουν ανάλογα με το μέγεθος και το σχήμα του σώματος. Οι ασθενείς δεν μπορούν επίσης να παραμείνουν εντελώς ακίνητοι, επομένως οι θέσεις των αισθητήρων θα αλλάζουν συνεχώς, με κάθε αναπνοή.
Η Mueller προσπαθούσε να καταστήσει την USCT μια βιώσιμη επιλογή για την παρακολούθηση δίπλα στο κρεβάτι στις αρχές του 2024, όταν ο Roberto Ceccato, υποψήφιος διδάκτορας στη Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών του Πανεπιστημίου του Σάο Πάολο στη Βραζιλία, εντάχθηκε στο έργο της ως ερευνητής ασκούμενος.
Διεπιστημονική συνεργασία και λίγη τύχη
Η Ceccato είχε χρησιμοποιήσει το εγχειρίδιο του καθηγητή Γεωεπιστημών του CSU, Rick Aster, “Εκτίμηση Παραμέτρων και Αντίστροφα Προβλήματα” και αναζήτησε τον γεωφυσικό ενώ εργαζόταν στο εργαστήριο του Mueller. Η σεισμική απεικόνιση με βάση τον ήχο χρησιμοποιείται για την ανάλυση του εσωτερικού της Γης. Όταν η Ceccato εξήγησε το πρόβλημα τοποθέτησης αισθητήρων στην Aster, η Aster πρότεινε να δοκιμάσει μια τεχνική σεισμικής τομογραφίας που χρησιμοποιείται για τον ακριβή εντοπισμό σεισμών και τη μελέτη της δομής της Γης διορθώνοντας τα ακανόνιστα, γεωλογικά χαρακτηριστικά κοντά στην επιφάνεια – στατική διόρθωση.
Οι στατικές διορθώσεις στη σεισμολογία είναι εκτιμήσεις για το πόσο επιβραδύνεται ή επιταχύνεται ένα σεισμικό κύμα κοντά σε έναν δέκτη κατά το τελευταίο σκέλος της διαδρομής του μέσα από τη γη. Οι διορθώσεις λαμβάνουν υπόψη παραλλαγές όπως το υψόμετρο, η τοπική γεωλογία και οι καιρικές συνθήκες, οι οποίες μπορούν να καθυστερήσουν ή να επιταχύνουν την άφιξη του σήματος. Στην ιατρική απεικόνιση με υπερήχους, η ίδια μαθηματική μέθοδος μπορεί να εφαρμοστεί για να εντοπιστούν άγνωστες αλλαγές στη θέση του αισθητήρα. Η επίλυση αυτού του φαινομένου βελτιώνει την απεικόνιση, ώστε να μπορούν να διακριθούν ακριβέστερες και λεπτότερες λεπτομέρειες.
«Παρέχει προσαρμοστικά γυαλιά για να διορθώσουν την παραμόρφωση που προκαλείται από το να μην γνωρίζουμε ακριβώς πού βρίσκονται οι δέκτες και οι πηγές μας σε αυτό το είδος προβλήματος», δήλωσε ο Aster, ο οποίος συνυπέγραψε τη μελέτη. Είτε εξετάζουμε εσωτερικά όργανα είτε το εσωτερικό της γης, τα μαθηματικά και η φυσική είναι τα ίδια, πρόσθεσε. «Το USCT εφαρμόζει τη σεισμολογία στο ανθρώπινο σώμα, ουσιαστικά».
