Zabudnuté heslo?
Prihlásenie

Nová ultrazvuková metóda dokáže zistiť napätie v ľudskom tkanive

Nová ultrazvuková metóda dokáže zistiť napätie v ľudskom tkanive
Autor:
Roman Mališka
Zverejnené:
15. 3. 2023
Hodnotenie:
Už ste hlasovali.

Výskumníci zo Sheffieldskej univerzity vyvinuli prelomovú ultrazvukovú metódu, ktorá po prvýkrát dokáže merať napätie v ľudskom tkanive. To by mohlo v budúcnosti priniesť revolúciu v diagnostike chorôb.

Ultrazvukové medicínske zariadenie vysiela vysokofrekvenčné zvukové vlny smerom k vnútorným telesným štruktúram a zaznamenáva zvuk odrazený späť, čím vytvára obraz v reálnom čase. Ultrazvuk je lacnejší, rýchlejší a dostupnejší ako iné zobrazovacie techniky, napríklad magnetická rezonancia. Môže ukázať abnormality, ktoré možno vidieť len pri pohybe, napríklad ochorenie ramenného kĺbu.

Diagnostický ultrazvuk sa používa na zistenie, či tkanivá alebo orgány fungujú správne. Neinvazívnym diagnostickým ultrazvukom možno vyšetriť brucho, prsníky, obličky, panvu, štítnu žľazu, svaly a kosti a prietok krvi. Hoci ultrazvuk poskytuje cenné informácie na diagnostiku a liečbu rôznych ochorení a stavov, má svoje obmedzenia.

Jedným z nich je neschopnosť ultrazvuku merať úroveň napätia v ľudskom tkanive. To podnietilo výskumníkov zo Sheffieldskej univerzity v spolupráci s výskumníkmi z Harvardovej univerzity, univerzity Tsinghua a univerzity v Galway vyvinúť novú ultrazvukovú techniku, ktorá dokáže rozlíšiť tuhé tkanivo od tkaniva, ktoré je pod napätím.

„Keď idete do nemocnice, lekár môže použiť ultrazvukové zariadenie na vytvorenie obrazu orgánu, napríklad pečene, alebo inej časti tela, napríklad čriev, aby mu pomohol preskúmať, čo môže byť príčinou problému,“ povedal Dr. Artur Gower, jeden z autorov štúdie. „Jedným z obmedzení ultrazvuku, ktorý sa v súčasnosti používa v zdravotníctve, je, že samotný obraz nestačí na diagnostiku, či je niektoré z vašich tkanív abnormálne“.

Ilustračný obrázok. Zdroj: Pexels

Ľudské tkanivá sú schopné vnímať a reagovať na mechanické namáhanie a podľa toho prispôsobovať svoj tvar. Sily každodenných svalových kontrakcií toto napätie zvyšujú, čo znamená, že všetky živé tkanivá sú vystavené mechanickému namáhaniu, aj keď sú v pokoji. Mechanické namáhanie ovplyvňuje aj umelé mäkké materiály, ako je napríklad nositeľná a implantovateľná mäkká bioelektronika.

Meranie napätia v tkanivách a umelých mäkkých materiáloch je dôležité pre určenie správneho fungovania, ale je náročné ho merať, preto výskumníci hľadali odpovede na otázky pomocou akusticko-elastického efektu. Akusticko-elastický princíp zjednodušene povedané znie takto: čím väčšie je napätie, tým rýchlejšie sa šíria zvukové vlny.

Výskumníci prispôsobili techniku, ktorá sa zvyčajne používa na meranie napätia pozdĺž železničných tratí, a pomocou matematickej teórie, ktorú vyvinuli, vyslali dve zvukové vlny v rôznych smeroch a prepojili napätie s rýchlosťou vĺn.

Tím použil osobitný typ vlny nazývaný ako strihová vlna, čo je elastická vlna, ktorá sa na rozdiel od povrchovej vlny môže pohybovať cez telo objektu. Pomocou strihových vĺn sa im podarilo úspešne zmerať napätie najprv vo vnútri hydrogélu a potom vo vnútri kostrového svalu ošípanej. Je to tak prvá ultrazvuková metóda schopná merať napätie v akomkoľvek type mäkkého tkaniva a výskumníci sú nadšení jej potenciálnym využitím.

„V našom výskume sme vyvinuli nový spôsob použitia ultrazvuku na meranie úrovne napätia v tkanive,“ povedal Gower. „Táto úroveň detailov nám môže povedať, či sú tkanivá abnormálne alebo či sú postihnuté zjazvením alebo chorobou. Táto technika sa po prvýkrát používa na meranie síl vo vnútri tkaniva a teraz by sa mohla použiť na vytvorenie nových ultrazvukových prístrojov, ktoré by dokázali skôr diagnostikovať abnormálne tkanivá a choroby“.

Vedci veria, že okrem potenciálu v zdravotníctve bude mať nová metóda uplatnenie aj v iných odboroch, ako je biomedicínske inžinierstvo, biológia a fyzika mäkkej hmoty.

Štúdia bola nedávno uverejnená v magazíne Science Advances.