Ultrasuoni e luce visibile: niente più segreti nei tessuti

Combinare gli ultrasuoni e la luce visibile insieme nelle moderne tecniche di imaging biomedico può portare a una migliore visualizzazione dei tessuti. L’innovazione, messa a punto da alcuni ricercatori della Washington University di St. Louis e denominata TRUE, sfrutta i punti di forza dei due tipi di raggi per evitare la dispersione che si ha solitamente con i fotoni.

TRUE: la tecnica con ultrasuoni e luce visibile

I ricercatori della Washington University di St. Louis hanno combinato gli ultrasuoni e la luce visibile in modo inedito: una tecnica che mostra la grande promessa di poter fare ricerca per "vedere" più in profondità nel corpo umano.

Il vantaggio della luce è, naturalmente, che è nella gamma di frequenza con la quale gli occhi umani possono vedere gli oggettii, ma purtroppo, il grado di dispersione dei fotoni ci impedisce di vedere molto in profondità nel tessuto del corpo umani. Gli ultrasuoni, d'altra parte, non soffrono tanto di questo problema di scattering, ma rivelano soprattutto la densità e la comprimibilità dei tessuti, che non è sempre così utile.

Il Dr. Wang ha unito due tecniche di imaging biomedico per combinare le migliori caratteristiche degli ultrasuoni e della luce. La prima tecnica, il tagging degli ultrasuoni di luce, consiste nel far passare la luce attraverso un fascio di ultrasuoni, che "tagga" fotoni certi nella zona di interesse.

L'altra tecnica, chiamata inversione del tempo, sfida ogni spiegazione facile, ma comporta l'invio di onde a ritroso lungo esattamente lo stesso percorso da cui sono arrivate.

Il Dr. Wang, professore di ingegneria biomedica alla Washington University di St. Louis, dice che "Concentrare la luce in un mezzo di diffusione come il tessuto è stato un sogno per anni e anni, dall'inizio dell’ottica biomedica. Non siamo riusciti a mettere a fuoco al di là di un millimetro, la larghezza di un capello, ed ora è possibile concentrarsi dove si vuole, senza alcuna misura invasiva".

Questa tecnica di ultrasuoni e luce visibile, chiamata “time-reversed ultrasonically encoder” (o TRUE), permette alla luce di concentrarsi in un luogo controllabile all'interno del tessuto. Come potete immaginare, questo promette grandi progressi per l'imaging e la fototerapia.

La genesi della scoperta di imaging con ultrasuoni

Ma quali sono le origini di questa nuova tecnica con ultrasuoni e luce visibile? In un esperimento del 1994, Fink e i suoi colleghi hanno inviato un suono attraverso un insieme di 2000 barre di acciaio immerse in una vasca d'acqua. Il suono si sparse lungo tutti i possibili percorsi attraverso le aste, arrivando alla matrice come un'onda caotica. Questi segnali sono stati poi invertiti e rispediti attraverso la foresta di canne, rifocalizzati verso la posizione di origine.

Wang era a conoscenza del lavoro dell’inversione del tempo, ma all'inizio non riusciva a vedere come potesse contribuire a risolvere il problema con i tessuti.

Nel 2004, Wang ha invitato a tenere un seminario presso il Massachusetts Institute of Technology Michael Feld, un fisico interessato all’imaging biomedico. "A cena abbiamo parlato di inversione del tempo", dice Wang. "Feld stava pensando all’inversione del tempo, io stavo pensando all’inversione del tempo, e così anche un altro collega a pranzo con noi".

"Il problema era che non riuscivamo a capire come usarlo. Sai, se si invia la luce attraverso un pezzo di tessuto, la luce si disperde in tutto il luogo, e se lo cattura e lo manda indietro, sarà ancora sparso in tutto il luogo, in modo da non concentrare i fotoni. E poi 13 anni dopo gli esperimenti iniziali di ultrasuoni-tagging, ho improvvisamente realizzato che potevo combinare queste due tecniche. Se è stato aggiunto a ultrasuoni, allora si potrebbe concentrare la luce nel tessuto invece che attraverso il tessuto stesso. Il tagging a ultrasuoni consente di invertire e inviare solo i fotoni che si sa che stanno per convergere in un punto del tessuto".

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4 Commenti

  1. linus 2 Marzo 2011
  2. sorex 2 Marzo 2011
  3. smania2000 3 Marzo 2011
  4. giuskina 3 Marzo 2011

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