06.03.2020
София Жаботинская

Технологию сейсмической визуализации протестировали для получения изображений мозга

5.3

Техника, которую раньше использовали для картирования коры планеты, дает возможность получать высокоточные изображения тканей головного мозга.

Новый метод поможет визуализировать мозг пациентов, для которых это было прежде затруднительно.
Новый метод поможет визуализировать мозг пациентов, для которых это было прежде затруднительно /© Imperial College London

Команда исследователей из нескольких лондонских университетов разработала методику, которая позволяет получать высококачественные изображения головного мозга для клинических целей. По своим возможностям этот способ может превзойти все существующие технологии визуализации. Статья о разработке опубликована в издании npj Digital Medicine.

Чтобы картировать «внутренности» нашей планеты, ученые используют сейсмические данные и технику инверсии с учетом формы импульса (FWI). Этот метод предполагает построение достоверной модели земной коры по целому ряду параметров, таких как плотность сейсмических волн, скорость их распространения и затухания. Использование FWI дает возможность прогнозировать землетрясения, а также искать залежи газа и нефти.

Английские ученые адаптировали такой подход к визуализации биологических тканей. Для этого они создали шлем, в который интегрирован массив акустических приемо-передаточных устройств.

а) Трехмерный массив преобразователей, используемых для генерации данных и последующей инверсии. Каждый преобразователь действует как источник и приемник.
b) Смоделированное изображение распространения волнового поля от преобразователя (отмечен желтым).
с) Схема шлема-прототипа, несущего 1024 преобразователя. Каркас настраивается для обеспечения точной подгонки в каждом конкретном случае.
г) Закрепление соединения датчиков в прототипе /© Imperial College London

Ультразвуковые волны от этих излучателей проходят через весь головной мозг, затем регистрируются датчиками и передаются на компьютер. Характер прохождения ультразвуковых волн интерпретируется при помощи FWI, что позволяет создать трехмерную карту органа.

а) 2D-модель скорости акустической волны в мозге (без учета костной ткани черепа). Красный эллипс показывает положения преобразователя.
б) Однородная модель, используемая для начала инверсии.
в) Результат ультразвуковой компьютерной томографии. Полученная модель является точной, но имеет плохое пространственное разрешение.
г) Результат ультразвуковой инверсии полной формы волны. Полученная модель теперь точна и достаточно информативна /© Imperial College London

Шлем уже протестировали на здоровом добровольце. Качество записанных при этом сигналов удовлетворяло требованиям для построения детального изображения. «Это первый случай, когда FWI применяется для визуализации содержимого человеческого черепа, — говорит один из авторов исследования Луис Гуаш. — Техника получения изображений, которая уже произвела революцию в одной области, сейсмологии, может начать революцию в другой — визуализации мозга».

В отличие от таких методов, как магнитно-резонансная, компьютерная и позитронно-эмиссионная томографии, новый способ может применяться для любых пациентов — в том числе тех, которые находятся на интенсивной терапии. По сравнению с той же МРТ методика с использованием FWI не требует столь громоздкой аппаратуры и позволяет работать с людьми, у которых есть металлические импланты.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 09:23
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

Позавчера, 20:00
Василий Парфенов

Пару недель назад Международная космическая станция разменяла 23-й год своего существования на орбите. И хотя далеко не все ее модули насчитывают и десяти лет эксплуатации, конструкция в целом давно вызывает опасения в надежности. В числе прочего американскую сторону особо волнуют недавние неполадки в российском сегменте. Их считают предвестником серьезного препятствия человеческой экспансии в космос — когда мы лишимся важнейшего форпоста на орбите Земли, а замены ему еще не появится.

Позавчера, 09:29
ФизТех

Переключения магнетиков между спиновыми состояниями могут передавать логический сигнал, и этим процессом можно заменить перенос электронов в современных процессорах. Ученым из МФТИ и их коллегам из Института элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова и Испании впервые удалось зарегистрировать специфический переход соединения железа между состояниями. Это поможет разработать процессоры и устройства памяти с большим отношением производительности к количеству потребляемой энергии.

1 декабря
Мария Азарова

Более низкие уровни интерлейкина-6 — маркера системного воспаления — выявили у людей, которые считали, что готовы предоставлять больше поддержки окружающим, чем получать взамен.

Позавчера, 20:00
Василий Парфенов

Пару недель назад Международная космическая станция разменяла 23-й год своего существования на орбите. И хотя далеко не все ее модули насчитывают и десяти лет эксплуатации, конструкция в целом давно вызывает опасения в надежности. В числе прочего американскую сторону особо волнуют недавние неполадки в российском сегменте. Их считают предвестником серьезного препятствия человеческой экспансии в космос — когда мы лишимся важнейшего форпоста на орбите Земли, а замены ему еще не появится.

Вчера, 09:23
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

18 ноября
Ольга Иванова

Группа исследователей из Китая и США выявила дополнительный фактор, который мог способствовать самому крупному вымиранию на планете.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: