Ny praktisk metode til fremstilling af luftige stråler kunne forbedre ultralyd

Forskere ved Washington University i St. Louis opfandt for nylig en teknik til at generere ultralydsbølger, der kan bøje sig selv, ligesom regnbuen.

Luftige stråler er en klasse af akustiske bølger, der bevæger sig på en buet, buelignende bane og kan autofokusere omkring forhindringer, der er direkte i strålens vej, hvilket gør dem velegnede til ultralydsapplikationer inden for biomedicinsk billeddannelse, terapi, ikke-destruktiv test og partikelmanipulation.

Generering af luftige stråler i vand kræver imidlertid stort, dyrt udstyr, hvilket har begrænset deres brede anvendelser inden for ultralyd.

Hong Chen, lektor i biomedicinsk teknik ved McKelvey School of Engineering og strålingsonkologi ved WashU School of Medicine, og medlemmer af hendes Ultrasound Laboratory designede og 3D-printede et fleksibelt og alsidigt værktøj kendt som Airy beam-aktiverede binære akustiske metasurfaces ( AB-BAM'er) til ultralydsstrålemanipulation. De demonstrerede derefter AB-BAM's evne i vand. De rapporterede deres resultater den 22. juli i Physical Review Applied .

Ifølge Zhongtao Hu, en postdoc-forsker og førsteforfatter til papiret, er deres team det første til at udvikle de 3D-printede AB-BAM'er til med succes at generere luftige stråler til ultralydsfokusering.

"Luftstråler er unikke, fordi vi kan justere størrelsen på fokusområdet," sagde han. "Disse 3D-printede AB-BAM'er kan bruges i brede applikationer, herunder ultralydsmedieret tumorablation eller lægemiddellevering."

Deres 3D-printede AB-BAM'er muliggør fleksibel og alsidig ultralydsstrålemanipulation, herunder en skarpt fokuseret, afstembar, styrbar stråle, som er nyttig til forskellige ultralydsapplikationer.

For eksempel kræver højintensiv fokuseret ultralydsbehandling (HIFU) en kort stråle, der kan generere intens varme på et enkelt punkt for at ødelægge en kræftsvulst uden at beskadige nærliggende sundt væv. På den anden side kræver almindelig ultralydsbilleddannelse, der bruges til at diagnosticere sygdom, en stråle med smalle laterale fokale dimensioner for at forbedre opløsningen.

Ud over Chen og Hu omfatter andre medlemmer af forskerholdet WashU-kandidatstuderende Yaoheng Yang og Lu Xu, samt Yun Jing, et fakultetsmedlem i akustikuddannelsen ved Penn State University. + Udforsk yderligere

Ny type buede akustiske stråler til at give manipulationer med nanopartikler