Ny tilgang til ultralyd øger muligheden for nye medicinske anvendelser

En ny ultralydsteknik giver en ikke-invasiv måde at vurdere knoglestruktur på mikroskalaen. Forskere håber at finjustere teknikken til brug ved vurdering af osteoporose risiko og behandling.

Forskere har også vist, at en variation af den samme teknik kan skelne mellem tumorer og sundt væv i en undersøgelse ved hjælp af laboratorierotter.

"En ting, der er spændende ved disse teknikker, er, at vi har taget en af ​​ultralydets mangler og vendt det til vores fordel, siger Marie Muller, en assisterende professor i mekanik og rumfartsteknik ved North Carolina State University og tilsvarende forfatter til artikler om de to undersøgelser.

Mangelen er, at ultralyd ikke kan give os klare billeder, når det bruges i komplekse medier, såsom knogle. Det er fordi ultralydbølgerne hopper overalt i disse komplekse miljøer, gør det umuligt at beregne, hvor langt de har rejst.

"I ben, for eksempel, lydbølger vil bevæge sig gennem de faste dele af knoglen og derefter spredes, når de rammer en pore, "Muller siger." Vi fandt ud af, at dette er en nyttig måde at vurdere en knogles mikrostruktur på. "

Muller og hendes samarbejdspartnere teoretiserede, at ved at se på den hastighed, hvormed ultralydsbølger diffunderede fra et knoglested, de kan vurdere både antallet af porer i et givet område - eller poretæthed - og størrelsen af ​​disse porer.

"Det proof-of-concept-papir, vi lige har offentliggjort, finder ud af, at der er en konsekvent sammenhæng mellem diffusionskonstanten og knoglens porestørrelse og densitet, "Siger Muller." Dog, det er værd at bemærke, at dette blev gjort i en beregningsmodel. Vi laver i øjeblikket et in vivo -studie med mennesker og et in vitro -studie med menneskelig knogle.

"Vi er mindst år fra kliniske applikationer, men hvis resultaterne holder vi har muligvis en måde at overvåge patienter regelmæssigt for at bestemme knoglens helbred. Det betyder, at folk kan spore deres potentielle risiko for osteoporose uden at skulle bekymre sig om strålingseksponeringen forbundet med røntgenstråler. Ud over, teknikken kan hjælpe forskere og sundhedsudbydere med at bestemme effekten af ​​osteoporose -behandling. "

Fordi forskningen er i gang, der er ikke etableret klare protokoller, gør det svært at estimere omkostninger - selvom det sandsynligvis ville være sammenligneligt med eksisterende applikationer til ultralydsvurdering, og meget billigere end højopløselig CT -scanning.

Muller ledede også en undersøgelse, der brugte en næsten identisk teknik til at forsøge at skelne mellem sundt blødt væv og solide tumorer i en rotte -model.

Tumorundersøgelsen gjorde brug af mikrobobler injiceret i vaskulaturen hos laboratorierotter. Fordi bobler får ultralydsbølger til at spredes - ligesom porer i knoglerne - kan ultralyd spore ændringer i tætheden af ​​mikrobobler, når de bevæger sig gennem et rotters netværk af blodkar.

Fordi tumorer skaber netværk af blodkar, der er tættere og mere komplekse end det, der findes i sundt væv, forskere fandt ud af, at de kunne identificere tumorer ved at lede efter områder, hvor mikroboblerne var langsomme til at diffundere.

"Vi er begejstrede for dette fund, og håber på at sikre finansiering, der gør det muligt for os at komme videre med denne forskning, "Siger Muller.

Papiret om knoglemikrostruktur, "Akustisk diffusionskonstant af kortikal knogle:Numerisk simuleringsundersøgelse af effekten af ​​porestørrelse og poretæthed på multiple spredning, "blev offentliggjort 8. august i Journal of the Acoustical Society of America .

Papiret om tumorer og blødt væv, "Multispredning med ultralyd med mikrobobler kan skelne mellem tumor og sundt væv in vivo, "blev offentliggjort 31. maj i tidsskriftet Fysik i medicin og biologi .