Forskere bygger ny ultralydsenhed ved hjælp af 3-D printteknologi

Forskere fra Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) har udviklet en ny ultralydsenhed, der producerer skarpere billeder gennem 3D-printede linser.

Med klarere billeder, læger og kirurger kan have større kontrol og præcision, når de udfører ikke-invasive diagnostiske procedurer og medicinske operationer.

Den nye enhed giver mulighed for mere præcise medicinske procedurer, der involverer brug af ultralyd til at dræbe tumorer, løsne blodpropper og levere medicin til målrettede celler.

Denne innovative ultralydsenhed er udstyret med overlegne harpikslinser, der er blevet 3-D printet.

I nuværende ultralydsmaskiner, linsen, der fokuserer ultralydbølgerne, er begrænset til cylindriske eller sfæriske former, begrænser billedets klarhed.

Med 3D-udskrivning, komplekse linseformer kan laves, hvilket resulterer i skarpere billeder. De 3D-trykte linser gør det muligt at fokusere ultralydbølger på flere steder eller forme fokus specielt til et mål, som nuværende ultralydsmaskiner ikke er i stand til.

Industripartnere er ivrige efter at udvikle kommercielle applikationer

Den nye ultralydsenhed blev udviklet af et tværfagligt team af forskere, ledet af lektor Claus-Dieter Ohl fra NTU's Skole for Fysiske og Matematiske Fag.

Ultralydsapparatet havde gennemgået strenge tests, og resultaterne er blevet offentliggjort i Anvendt fysik bogstaver , et fagfællebedømt tidsskrift af et førende globalt videnskabeligt institut-American Institute of Physics.

Med dette gennembrud, NTU-teamet er nu i samtaler med forskellige industri- og sundhedspartnere, som ser på at udvikle prototyper til medicinske og forskningsmæssige applikationer.

Lektor Claus-Dieter Ohl sagde, "I de fleste medicinske operationer, præcision og ikke-invasive diagnosemetoder er afgørende. Denne nye enhed bestemmer ikke kun bølgens fokus, men også dens form, at give læger større nøjagtighed og kontrol. "

Overvindelse af nuværende begrænsninger

Ultralydbølger produceres ved at affyre lydbølger på en glasoverflade eller 'linse' for at skabe højfrekvente vibrationer.

I konventionelle ultralydsmaskiner, den resulterende varme får linsen til at ekspandere hurtigt, genererer højfrekvente vibrationer, der producerer ultralydbølger.

Med linser, der er 3D-trykte, den nye ultralydsenhed overvinder glasets begrænsninger. Tilpassede og komplekse 3-D printede linser kan laves til forskellige mål, hvilket ikke kun resulterer i bedre billeddannelse, men er billigere og lettere at producere.

"3D-print genopfinder fremstillingsprocessen, muliggør oprettelse af unikke og komplekse enheder. På tur, måden, hvorpå medicinsk udstyr skabes, skal gentænkes. Dette er en spændende opdagelse for det videnskabelige samfund, da det åbner nye døre for forskning og medicinsk kirurgi, "sagde assoc. prof. Ohl.

Dette gennembrud kommer ind på et ultralydsmarked, der forventes at vokse til omkring 6,9 mia. USD i 2020. Det forventes også at fremme nye medicinske teknikker og forskningsmuligheder inden for sundhedsvidenskab som kirurgi, og bioteknologi.

For eksempel, forskere kunne bruge lydbølgerne til at måle elastiske egenskaber af celler i en petriskål, se, hvordan de reagerer på kræfter. Dette vil for eksempel være nyttigt, at skelne mellem skadelige og godartede tumorceller.

"Dette er et meget lovende gennembrud, potentielt tilbyder betydelige kliniske fordele, herunder inden for kræftbilleddannelse. Denne teknologi har potentiale til at reducere billedforvridninger og mere præcist differentiere kræft fra ikke-kræftblødt væv, "sagde adjunkt adjunkt Tan Cher Heng, LKCMedicine Lead for Anatomy &Radiology og Seniorkonsulent ved Institut for Diagnostisk Radiologi på Tan Tock Seng Hospital.