Mokslininkų komanda sukūrė pirmąją pasaulyje didelio našumo fotoakustinę endoskopiją, pagrįstą skaidriu ultragarsiniu keitikliu. Jų išvados neseniai buvo paskelbtos žurnale Mokslo pažanga.
Endoskopinis ultragarsas plačiai naudojamas gastroenterologijoje vėžio diagnozei nustatyti, tačiau jis suteikia ribotą kontrastą minkštuosiuose audiniuose ir suteikia tik struktūrinę informaciją, galiausiai sumažindamas diagnostinį jautrumą.
Siekiant išspręsti šią problemą, daugelis tyrimų bandė integruoti fotoakustinę technologiją su endoskopiniu ultragarsu, kad būtų galima gauti išsamesnės informacijos apie audinių kraujagysles ir taip pagerinti ankstyvą vėžio aptikimą. Tačiau vienu metu pasiekti aukštos kokybės fotoakustinį ir ultragarsinį vaizdą naudojant itin kompaktišką zondą pasirodė sudėtinga.
Norint gauti didelės raiškos vaizdus, šviesa ir ultragarsas turi būti išlygiuoti ta pačia kryptimi. Tačiau ankstesnės pastangos susidūrė su apribojimais siekiant šio suderinimo. Galiausiai išlyginimas gali būti pasiektas išgręžiant skylę ultragarso keitiklyje, kad būtų užfiksuotas šviesos kelias, arba pakreipus optinę sistemą, kad būtų suderinti du keliai. Tačiau abu metodai turi kompromisų, kurie dažnai kenkia ultragarsinio vaizdo arba fotoakustinio vaizdo kokybei.
Šiame tyrime mokslininkų grupė sukūrė itin kompaktišką (1 mm²) skaidrų ultragarsinį keitiklį, galintį vienu metu tiekti didelės raiškos ultragarsą ir fotoakustinį vaizdą. Norėdami tai pasiekti, jie panaudojo pjezoelektrinę medžiagą (PMN-PT), žinomą dėl didelio pralaidumo ir tinkamumo miniatiūrizuoti.
Keitiklis buvo pagamintas naudojant skaidrias medžiagas, įskaitant indžio alavo oksido elektrodus ir uretano garsą sugeriančius sluoksnius, kurie išsaugo keitiklio struktūrą ir leidžia šviesai praeiti. Ši konstrukcija leidžia atlikti didelės raiškos ultragarsinį ir fotoakustinį vaizdą. Tyrėjai sėkmingai integravo optines ir akustines sistemas į šį itin kompaktišką zondą ir suderino du vaizdo gavimo būdus.
Norėdami įvertinti technologiją, komanda įdėjo įrenginį į komercinio endoskopo kanalą ir užfiksavo kiaulių stemplės vaizdus. Dėl to jie galėjo aiškiai vizualizuoti visus sluoksnius nuo stemplės gleivinės iki raumenų sluoksnio, o ultragarso našumas buvo panašus į komercinių endoskopų. Be to, jie gavo didelės skiriamosios gebos fotoakustinius vaizdus net dideliais atstumais, parodydami didelį klinikinį fotoakustinės-ultragarsinės endoskopijos potencialą.
Profesorius Chulhong Kimas iš POSTECH pažymėjo: „Tikimasi, kad šis proveržis įveiks esamų fotoakustinių ultragarso sistemų apribojimus ir žymiai pagerins diagnostikos tikslumą.”
Profesorius Hee Man Kimas iš Yonsei vėžio ligoninės pridūrė: „Šie sėkmingi eksperimentiniai rezultatai su skaidria ultragarso keitikliu pagrįsta fotoakustine-ultragarsine endoskopijos sistema yra svarbus pirmasis žingsnis kuriant ir lokalizuojant naujoviškus diagnostikos medicinos prietaisus“.