Новый ультразвуковой метод может измерять уровень напряжения в тканях для диагностики заболеваний

Исследователи из Шеффилдского университета разработали новый ультразвуковой метод, с помощью которого можно впервые измерить уровень напряжения в тканях человека — ключевой показатель, который поможет диагностировать заболевание.

Прорыв, сделанный доктором Артуром Гауэром с факультета машиностроения Университета вместе с исследователями из Гарварда, Университета Цинхуа и Университета Голуэя, может быть использован для создания новых ультразвуковых аппаратов, способных лучше диагностировать аномальные ткани, рубцы, и рак.

Ультразвук использует звуковые волны для создания изображений органов внутри человеческого тела. Однако изображений, полученных современными методами, используемыми в здравоохранении, обычно недостаточно. Чтобы улучшить диагностику, исследователи разработали способ измерения таких сил как напряжение, с помощью ультразвукового аппарата. Напряжение возникает во всех живых тканях, поэтому его измерение может показать, нормально ли функционирует ткань или она поражена.

Исследователи использовали технику проекта железнодорожных путей сообщений в Университете Шеффилда, которая использует звуковые волны для измерения натяжения вдоль железнодорожных путей. Эта техника, используется как в железнодорожной отрасли, так и в области медицинского ультразвука, и основана на простом принципе: чем больше натяжение, тем быстрее распространяются звуковые волны. Используя этот принцип, исследователи разработали метод, который посылает две звуковые волны в разных направлениях. Затем напряжение связывают со скоростью волн с помощью математических теорий, разработанных исследователями.

Предыдущие ультразвуковые методы пытались показать разницу между жесткой тканью и тканью, находящейся под напряжением. Разработанная методика впервые способна измерять натяжение любого типа мягких тканей, без каких-либо дополнительных сведений. В новой статье, опубликованной в журнале Science Advances, исследователи описывают новый метод и демонстрируют, как они использовали его для измерения напряжения внутри мышцы.

«Когда вы идете в больницу, врач может использовать ультразвуковое устройство для создания изображения органа, например печени, или другой части вашего тела, например кишечника, чтобы помочь выяснить, в чем может быть проблема. Одно из ограничений ультразвука, используемого в настоящее время в здравоохранении, заключается в том, что одного изображения недостаточно, чтобы диагностировать, являются ли какие-либо из этих тканей аномальными.

В нашем исследовании мы разработали новый способ использования ультразвука для измерения уровня напряжения в тканях. Этот уровень детализации может сказать нам, являются ли ткани аномальными, поражены рубцами или болезнью. Этот метод является первым случаем, когда ультразвук можно использовать для измерения сил внутри ткани, и теперь его можно использовать для создания новых ультразвуковых аппаратов, способных диагностировать аномальные ткани и болезни на раньше, чем прежде».

Доктор Артур Гауэр, преподаватель динамики, Шеффилдский университет

Источник:

Университет Шеффилда

Ссылка на журнал:

Чжан З. и др. (2023) Неинвазивное измерение локальных напряжений внутри мягких тканей с помощью запрограммированных поперечных волн. Научные достижения. Ссылка на исследования -  doi.org/10.1126/sciadv.add4082 .