Quadruple fusion imaging via transparent ultralydstransducer

Der er blevet udviklet et firdobbelt fusion optisk og ultralyds billeddannelsessystem, der gør det muligt at diagnosticere øjensygdomme eller tumorer eller se miljøet inde i kroppen ved hjælp af en gennemsigtig ultralydstransducer.

Professor Chulhong Kim fra POSTECHs afdeling for elektroteknik, Konvergens IT Engineering, og maskinteknik, Dr. Byullee Park, Department of Convergence IT Engineering, Ph.d. kandidat Jeongwoo Park of School of Interdisciplinary Bioscience and Bioengineering, Professor Hyung Ham Kim fra Department of Convergence IT Engineering, og professor Unyong Jeong fra Institut for Materialevidenskab og Teknik, i fælles forskning med professor Hong Kyun Kim fra Kyungpook National University School of Medicine sammen udviklet en gennemsigtig ultralydstransducer1 og har brugt den til at producere verdens første firdobbelt fusionsbilleddannelsessystem, der integrerer ultralydsbilleddannelse, fotoakustisk billeddannelse, optisk kohærens tomografi, og fluorescensbilleddannelse. Disse forskningsresultater blev offentliggjort i Procedurer fra National Academy of Sciences ( PNAS ) den 8. marts 2021.

Der er en stigende interesse for multimodale billeddannelsessystemer, der opnår forskellige billeder og oplysninger ved at kombinere ultralyd og optiske billeddannelsesenheder. Blandt dem, en ultralydstransducer er en enhed, der producerer billeder ved at generere ultralyd og fungerer som en billedsensor ved ultralydsundersøgelser. Men det var ikke optisk gennemsigtigt og svært at lade lasere passere effektivt igennem, og havde derfor begrænsninger for at blive koaksialt kombineret med en optisk billeddannelsesindretning.

For at løse dette problem, forskergruppen udviklede en meget følsom transparent ultralydstransducer, som laseren effektivt kan passere igennem. Denne nyudviklede enhed opnår firdobbelt fusionsbilleder af ultralyd, fotoakustisk, optisk sammenhæng, og fluorescens i et billeddannelsessystem for første gang.

Brug af det firdoble fusionsbilleddannelsessystem kombineret med en gennemsigtig ultralydstransducer integreret i et oftalmisk billeddannelsessystem, forskerne var i stand til at observere hornhinde -neovaskulariseringen, strukturelle ændringer, grå stær, betændelse, og andre epidemiologiske ændringer i rotteøjet.

Ud over, når den bruges som en tumorimaging -enhed, forskerne var i stand til multiparametrisk at visualisere iltmætningen af ​​omgivende blodkar og væv i en melanomplaget mus uden at bruge et kontrastmiddel. Med molekylær billeddannelse, brystkræftdiagnose er nu mulig som demonstreret ved at erhverve og observere forskellige billeder af en mus med brystkræft ved at injicere et kontrastmiddel, der er ufarligt for menneskekroppen.

Disse forskningsresultater forventes at være bredt anvendelige til forskellige brancher, hvor der bruges ultralyd og optiske sensorer, såsom sundhedspleje og medicinske områder, mobil, biler, robotik, Ikke-destruktiv testning, samt oftalmologiske sygdomme og tumorbilleddiagnose.