ابداع روش سونوگرافی جدید برای اندازه‌گیری تنش در بافت‌ها

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما به نقل از نیواطلس، یک دستگاه مافوق صوت امواج صوتی با فرکانس بالا را به سمت ساختار‌های داخلی بدن هدایت می‌کند و صدای بازتابیده شده را برای ایجاد یک تصویر به صورت آنی ضبط می‌کند. سونوگرافی ارزان‌تر، سریع‌تر و در دسترس‌تر از سایر تکنیک‌های تصویربرداری مانند MRI است. این روش می‌تواند ناهنجاری‌هایی را نشان دهد که فقط با حرکت قابل مشاهده هستند، به عنوان مثال، می‌توان به بیماری مفصل شانه اشاره کرد.

 

سونوگرافی تشخیصی برای تعیین اینکه آیا بافت‌ها یا اندام‌ها به درستی کار می‌کنند استفاده می‌شود. از سونوگرافی تشخیصی غیرتهاجمی می‌توان برای بررسی وضعیت شکم، سینه ها، کلیه ها، لگن، تیروئید، عضلات و استخوان‌ها و جریان خون استفاده کرد. در حالی که سونوگرافی اطلاعات ارزشمندی را برای تشخیص و درمان بیماری‌ها و شرایط مختلف ارائه می‌دهد، اما محدودیت‌هایی هم دارد.

 

یکی از این محدودیت‌ها ناتوانی سونوگرافی برای اندازه گیری سطح تنش در بافت انسان است. این امر باعث شد تا محققان دانشگاه شفیلد با همکاری محققان هاروارد، دانشگاه تسینگ‌هوا و دانشگاه گالوی، یک فناوری جدید سونوگرافی را ابداع کنند که می‌تواند بین بافت سفت و بافتی که تحت کشش و تنش است تمایز قائل شود.

 

هنگامی که به بیمارستان می‌روید، ممکن است پزشک از یک دستگاه سونوگرافی برای تهیه تصویری از اندامی مانند کبد یا قسمت دیگری از بدن شما مانند روده استفاده کند تا کشف علت مشکل را ممکن کند. اما این تصویر به تنهایی برای تشخیص غیرطبیعی بودن وضعیت هر یک از بافت‌های بدن کافی نیست.

 

بافت‌های انسانی می‌توانند تنش‌های مکانیکی را حس کرده و به آن پاسخ دهند و شکل خود را بر این اساس تطبیق دهند. انقباضات عضلانی روزمره به این استرس اضافه می‌کنند، به این معنی که تمام بافت‌های زنده تحت فشار‌های مکانیکی هستند، حتی زمانی که در حالت استراحت هستند. تنش‌های مکانیکی بر روی مواد نرم مصنوعی مانند بیوالکترونیک‌های نرم قابل پوشیدن و کاشته شده نیز تأثیر می‌گذارد.

 

اندازه گیری استرس در بافت‌ها و مواد نرم مصنوعی برای تعیین عملکرد مناسب آن‌ها مهم است، اما اندازه گیری آن چالش برانگیز است، بنابراین محققان برای پاسخ به این سوال به پدیده‌ای به نام اثر آکوستولاستیک توجه کردند. اصل آکوستولاستیک به زبان ساده این است: هر چه کشش بیشتر باشد، امواج صوتی سریع‌تر پخش می‌شوند.

 

محققان با تطبیق روشی که معمولاً برای اندازه‌گیری تنش در طول خطوط راه‌آهن استفاده می‌شود، دو موج صوتی را در جهات مختلف ارسال کردند و با استفاده از یک نظریه ریاضی که ابداع کرده بودند، تنش را به سرعت امواج مرتبط کردند.

 

محققان از نوع خاصی از موج به نام موج برشی استفاده کردند. این موج یک موج الاستیک است که برخلاف موج سطحی می‌تواند در بدنه یک جسم حرکت کند. آن‌ها با استفاده از امواج برشی توانستند میزان کشش را ابتدا در داخل هیدروژل و سپس در داخل عضله اسکلتی خوک با موفقیت اندازه گیری کنند.

 

این اولین روش سونوگرافی است که قادر به اندازه‌گیری تنش در هر نوع بافت نرم است و محققان در مورد استفاده بالقوه آن هیجان‌زده هستند. از این روش می‌توان برای ساخت دستگاه‌های سونوگرافی جدید که قادر به تشخیص زودتر بافت غیرطبیعی و بیماری هستند استفاده کرد. محققان بر این باورند که این روش در سایر رشته‌ها مانند مهندسی زیست پزشکی، زیست شناسی و فیزیک ماده نرم کاربرد خواهد داشت.