«Исторически, было трудно использовать ультразвук, чтобы собрать количественную информацию относительно легкого, потому что волны ультразвука не едут через воздух – и легкое полно воздуха», говорит Мари Мюллер, доцент машиностроения в Университете штата Северная Каролина и соавторе статьи о работе. «Однако мы были в состоянии использовать рефлексивную природу воздушных ям в легком, чтобы вычислить количество жидкости в легком».Когда волны ультразвука едут через тело, большая часть энергии каждой волны проходит через ткань. Но часть той энергии отражена как эхо. Контролируя это эхо, сканер ультразвука в состоянии создать изображение ткани, через которую прошли волны.
Все это происходит в микросекундах.Но когда волны ультразвука поражают воздух, вся энергия отражена – который является, почему изображения ультразвука легкого имеют тенденцию быть похожими на большую, серую каплю с небольшой полезной информацией для медицинских работников. И в то время как есть некоторые методы, которые позволяют пользователям определять, есть ли у пациента отек легких, те методы все еще не могут сказать, сколько там жидкость.
Это – то, где команда Мюллера входит.Когда волны ультразвука ударяют воздушные ямы по легкому или альвеолы, они рассеиваются. Те рассеянные волны поражают другие воздушные ямы, рассеивая их далее. Этот процесс подпрыгивания вокруг средств, что это берет эхо ультразвука намного дольше, чтобы прийти в норму к машине ультразвука – хотя это все еще измерено в микросекундах.
И именно поэтому легкое похоже на серую каплю к сканеру ультразвука.Но никакие две волны ультразвука не берут тот же самый путь – они могут подпрыгнуть в различных направлениях, когда они путешествуют через легкое. Таким образом, их эхо занимает различное количество времени, чтобы возвратиться к сканеру. Смотря на все эхо, и как то эхо изменяется со временем, Мюллер и ее сотрудники смогли вычислить степень, до которой пространство между воздушными ямами было заполнено жидкостью.
Чтобы проверить их подход, исследователи провели два набора экспериментов, используя крыс и ткань легкого крысы.В первом наборе экспериментов исследователи использовали ткань легкого крысы, которая была введена с соляным раствором, чтобы подражать заполненной жидкостью ткани легкого. Новый подход позволил исследователям определять сумму жидкости в легком к в одном миллилитре.Во втором наборе экспериментов исследователи нашли существенные различия между заполненными жидкостью и здоровыми легкими у крыс.
Определенно, исследователи вычисляли среднее расстояние между двумя «рассеивающимися событиями» – или как далеко волна ультразвука поехала между двумя воздушными ямами.Для заполненных жидкостью легких среднее расстояние составляло 1 040 микрометров, тогда как среднее расстояние в здоровых легких составляло только 332 микрометра.
«Это важно, потому что можно было потенциально отследить это среднее значение расстояния как способ определить, как хорошо лечение отека легких работает», говорит Мюллер.Техника использует обычное оборудование для просмотра ультразвука, хотя алгоритм, используемый исследователями, должен был бы быть включен в программное обеспечение ультразвука.«В целом стоимость, вероятно, была бы сопоставима с существующими приложениями контроля ультразвука», говорит Мюллер.
Исследователи в настоящее время развивают два испытания: клиническое исследование в людях и один в ветеринарной клинике.