Un diagramma schematico di un sistema di imaging a fusione quadrupla sviluppato combinando coassialmente un laser e un trasduttore a ultrasuoni trasparente. 1) Immagine ad ultrasuoni, 2) Immagine fotoacustica, 3) Tomografia a coerenza ottica 4) Imaging a fluorescenza. Credito:POSTECH
È stato sviluppato un sistema di imaging ottico ed ecografico a fusione quadrupla che consente la diagnosi di patologie oculari o tumori o di vedere l'ambiente all'interno del corpo utilizzando un trasduttore a ultrasuoni trasparente.
Professor Chulhong Kim del Dipartimento di Ingegneria Elettrica di POSTECH, Ingegneria informatica della convergenza, e Ingegneria Meccanica, Dr. Byullee Park del Dipartimento di Ingegneria Informatica della Convergenza, dottorato di ricerca candidato Jeongwoo Park of School of Interdisciplinary Bioscience and Bioengineering, Professor Hyung Ham Kim del Dipartimento di ingegneria informatica della convergenza, e il Professor Unyong Jeong del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali, nella ricerca congiunta con il professor Hong Kyun Kim della Kyungpook National University School of Medicine hanno sviluppato insieme un trasduttore a ultrasuoni trasparente1 e lo hanno utilizzato per produrre il primo sistema di imaging a fusione quadrupla al mondo che integra l'imaging a ultrasuoni, imaging fotoacustico, tomografia a coerenza ottica, e imaging in fluorescenza. Questi risultati della ricerca sono stati pubblicati nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze ( PNAS ) l'8 marzo 2021.
C'è un crescente interesse per i sistemi di imaging multimodali che ottengono varie immagini e informazioni combinando dispositivi di imaging ottico e ultrasuoni. Tra loro, un trasduttore a ultrasuoni è un dispositivo che produce immagini generando ultrasuoni e funziona come sensore di immagine negli esami a ultrasuoni. Ma non era otticamente trasparente e difficile far passare i laser in modo efficace, e quindi aveva limitazioni per essere combinato coassialmente con un dispositivo di imaging ottico.
Immagini dell'occhio del mouse scattate contemporaneamente all'imaging fotoacustico ea coerenza ottica. La fotoacustica indica i vasi sanguigni nell'occhio del ratto e la coerenza ottica indica la sua struttura. Credito:POSTECH
Per risolvere questo problema, il team di ricerca ha sviluppato un trasduttore a ultrasuoni trasparente altamente sensibile che il laser può attraversare efficacemente. Questo dispositivo di nuova concezione ottiene immagini di fusione quadrupla di ultrasuoni, fotoacustica, coerenza ottica, e fluorescenza in un sistema di imaging per la prima volta.
Utilizzando il sistema di imaging a fusione quadrupla combinato con un trasduttore a ultrasuoni trasparente integrato in un sistema di imaging oftalmico, i ricercatori hanno potuto osservare la neovascolarizzazione corneale, cambiamenti strutturali, cataratta, infiammazione, e altri cambiamenti epidemiologici nell'occhio del ratto.
Inoltre, quando utilizzato come dispositivo di imaging tumorale, i ricercatori sono stati in grado di visualizzare in modo multiparametrico la saturazione di ossigeno dei vasi sanguigni e dei tessuti circostanti in un topo affetto da melanoma senza utilizzare un agente di contrasto. Con l'imaging molecolare, La diagnosi del cancro al seno è ora possibile, come dimostrato dall'acquisizione e dall'osservazione di varie immagini di un topo con cancro al seno attraverso l'iniezione di un agente di contrasto innocuo per il corpo umano.
Si prevede che questi risultati della ricerca saranno ampiamente applicabili a vari settori in cui vengono utilizzati sensori a ultrasuoni e ottici, come i settori sanitario e medico, mobile, automobili, robotica, controlli non distruttivi, così come le malattie oftalmologiche e la diagnosi di imaging tumorale.
