Naukowcy opracowali nową metodę obrazowania matrycowego, która może znaleźć zastosowanie w wielu dziedzinach – od diagnostyki biomedycznej po sejsmologię.
Obrazowanie ultradźwiękowe wykorzystuje odbicie fal do tworzenia obrazów tkanek miękkich znajdujących się wewnątrz ciała. Jednak różnice w strukturze tkanek miękkich mogą zniekształcać czoła konwencjonalnych fal ultradźwiękowych, w sposób nieunikniony prowadząc do rozmycia obrazów, co może utrudniać diagnostykę medyczną. Przy wsparciu finansowanych ze środków UE projektów REMINISCENCE i SMART zespół naukowców opracował nową nieinwazyjną metodę ultrasonograficzną, która umożliwia uzyskanie obrazów lepszej jakości.
Naukowcy opracowali metodę wykorzystującą matryce kontrolowane przez sieć wieloczujnikową. Użyta technologia została opisana w czasopiśmie „Physical Review X” (PRX), a wyniki badań zostały opublikowane niedawno w czasopiśmie „Proceedings of the National Academy of Sciences” (PNAS).
W odnoszącym się do powyższego artykułu komunikacie prasowym autorstwa zespołu z francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych (CNRS) czytamy, że „naukowcy wykazali, w jaki sposób ta nowa metoda może nieco kompensować zniekształcenia, jakim ulega skupiona fala podczas przemieszczania się przez badaną tkankę, przy zachowaniu idealnej rozdzielczości i kontraście zoptymalizowanym dla każdego piksela obrazu”. CNRS był gospodarzem projektu REMINISCENCE i koordynatorem projektu SMART.Jak czytamy w komunikacie CNRS: „Zastosowania technologii obejmują diagnostykę biomedyczną, mikroskopię optyczną, wykrywanie pęknięć w materiałach przemysłowych oraz monitorowanie wulkanów i stref zaburzeń uskokowych w geofizyce”. W artykule opublikowanym w czasopiśmie PRX naukowcy podkreślają, że potencjalne zastosowania tej technologii wykraczają poza obrazowanie ultrasonograficzne. „Eksperymentalny dowód koncepcji jest przeprowadzany za pomocą fal ultradźwiękowych, ale to podejście można rozszerzyć na dowolny rodzaj fal, dla których dostępna jest technologia wieloelementowa. Koncepcja polega na formowaniu skupionej wiązki, co umożliwia połączenie szeregu wirtualnych przetworników (nadajników i odbiorników), które mapują całe obrazowane medium”. Naukowcy dochodzą do wniosku, że opracowane przez nich podejście oparte na matrycach „może być stosowane do każdego rodzaju systemu, dla którego emisja i wykrywanie fal mogą być różnicowane w kontrolowany sposób”. Twierdzą oni, że nowa metoda ma „natychmiastowe, przewidywalne zastosowanie w dziedzinie fizyki fal, w tym w mikroskopii optycznej, radarach i sejsmologii”.
Trwający projekt REMINISCENCE (REflection Matrix ImagiNg In wave SCiENCE), który wspierał badanie, zakończy się w maju 2024 roku. Został on uruchomiony w celu opracowania „teorii informacji o obrazowaniu przy pomocy fal”, jak wyjaśniono w karcie informacji o projekcie. Poza „bezpośrednimi zastosowaniami w obrazowaniu projekt ten dostarczy również wysokiej rozdzielczości tomografię prędkości fal oraz obiecujące narzędzie do charakterystyki oparte na kwantyfikacji wielokrotnego rozproszenia”.
Projekt SMART (Scattering Matrix Approach in Reflection applied to Turbid media) był realizowany w latach 2017–2019. Skupiał się on na „wielokrotnym rozproszeniu fal klasycznych i ich zniekształceniach w celu poprawy obrazowania i charakterystyki złożonych materiałów biologicznych”, jak podano na stronie serwisu CORDIS. Partnerzy projektu uważają, że podejście do obrazowania zastosowane w projekcie SMART przyczyniło się do poprawy obrazowania materiałów biologicznych w takich obszarach jak obrazowanie ludzkiego oka i skóry. „Warto zaznaczyć, że wprowadziliśmy nowe metody obrazowania, które dzięki obraniu właściwych kryteriów umożliwiają tomografię współczynnika załamania światła i kwantyfikację wielokrotnego rozproszenia”.
Więcej informacji:
poleca:
