Технология ультразвукового исследования (УЗИ) в скором времени может стать источником более качественных изображений с более высоким разрешением. Спасибо за это стоит сказать ученым из США и Великобритании, которые создали новый ключевой материал, превращающий ультразвуковые волны в оптический сигнал.
Как пишет ScienceDaily со ссылкой на статью в журнале Advanced Materials, авторами нового материала стал профессор департамента биомедицинского инжиниринга университета Texas A&M Владислав Яковлев и исследователи из Королевского колледжа в Лондоне, университета Квинс в Белфасте и Массачусетского университета в Лоуэлле.
Созданный ими материал, названный «метаматериалом», дает существенное преимущество над существующей сейчас технологией УЗИ, которая превращает ультразвуковые волны в электрические сигналы. Она известна на протяжении десятилетий и до недавнего времени активно развивалась и улучшалась, однако, в конце концов уперлась в ограничения по чувствительности и пропускной способности. Эти ограничения не позволяют даже наиболее современным решениям в области УЗИ создавать высококачественные изображения.
Созданный учеными «метаматериал» не страдает от этих ограничений, так как он преобразует ультразвуковые волны не в электрический, а в оптический сигнал. «Высокая пропускная способность [преобразователя] позволяет вам определять изменение дистанции, пройденной акустическими волнами с высокой точностью», — цитирует ScienceDaily Яковлева. «В результате получается более детальное изображение. Более высокая чувствительность позволяет вам смотреть глубже в плоть, так что можно предположить, что наша технология позволит создавать изображения, которые существующая технология УЗИ просто не способна генерировать». Иными словами, «метаматериал» позволит сканерам УЗИ видеть то, что сегодня они не могут видеть.
Сам «метаматериал» состоит из золотых наностержней, встроенных в полимер под названием полипиррол. Оптический сигнал, отправленный в этот материал, взаимодействует с, и изменяется входящими ультразвуковыми волнами. Детектор считывает измененный оптический сигнал, анализирует изменения в его оптических характеристиках и создает изображение с высоким разрешением. По словам Яковлева, созданный ими материал не существует в природе, поэтому исследователям пришлось экспериментировать, и самим создавать то, что им нужно. «У него более высокая точность и более высокая пропускная способность. Мы можем работать в пределах 0-150 МГц без потери чувствительности. Нынешняя технология УЗИ обычно демонстрирует существенное снижение чувствительности уже на частоте около 50 МГц».
Исследователи отмечают, что хотя созданный ими материал еще не готов к практическом использованию в индустрии, их работа показывает, как можно существенно улучшить известную на протяжении многих лет технологию, которая активно используется для исследования плода в утробе матери, а также в случаях, когда надо быстро получить изображения травмированных органов. Незаменима она и в случаях, когда невозможно проведение магнитно-резонансной томографии (например, по причине отсутствия самого томографа). И это не говоря уже о том, что сканеры УЗИ (ультразвуковые аппараты) относительно дешевы, а потому широко распространены.
