एक नव विकसित इमेजिंग विधि ऊतक संरचना और रक्त-वाहिका कार्य दोनों को 3डी में कैप्चर करने के लिए अल्ट्रासाउंड और फोटोकॉस्टिक्स को मिश्रित करती है।
दो शक्तिशाली इमेजिंग विधियों को मिश्रित करके, कैलटेक के शोधकर्ता और यूएससी अभूतपूर्व गति और विस्तार के साथ मानव शरीर के अंदर देखने का एक नया तरीका विकसित किया है। तकनीक त्रि-आयामी, पूर्ण-रंगीन छवियां उत्पन्न करती है जो न केवल नरम ऊतकों के आकार को दिखाती है बल्कि वास्तविक समय में रक्त वाहिकाएं कैसे काम कर रही हैं। शुरुआती प्रदर्शनों में, शोधकर्ताओं ने दृष्टिकोण की बहुमुखी प्रतिभा को उजागर करते हुए मानव शरीर के कई अलग-अलग हिस्सों की सफलतापूर्वक छवि बनाई।
यह संयुक्त इमेजिंग विधि डॉक्टरों द्वारा बीमारी का पता लगाने और उसका अध्ययन करने के तरीके में काफी सुधार कर सकती है। संभावित अनुप्रयोगों में अधिक सटीक स्तन ट्यूमर इमेजिंग, मधुमेह के कारण तंत्रिका क्षति को ट्रैक करने के नए तरीके और रक्त प्रवाह के साथ मस्तिष्क संरचना का अवलोकन करने के लिए उन्नत उपकरण शामिल हैं। यह कार्य मेडिकल स्कैन की ओर एक रास्ता सुझाता है जो अधिक जानकारीपूर्ण है और समय के साथ दोहराना आसान है।
शोधकर्ताओं ने प्रकाशित एक पेपर में नई तकनीक का वर्णन किया है नेचर बायोमेडिकल इंजीनियरिंग.
मेडिकल इमेजिंग के लिए अक्सर गति, लागत और कैप्चर की जा सकने वाली जानकारी के प्रकार के बीच तालमेल की आवश्यकता होती है। अल्ट्रासाउंड, सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली तकनीकों में से एक, तेज, सस्ती और ऊतकों की संरचना को देखने के लिए उपयुक्त है। हालाँकि, यह आम तौर पर केवल द्वि-आयामी दृश्य प्रदान करता है और आसानी से एक विस्तृत क्षेत्र पर कब्जा नहीं कर सकता है या रक्त रसायन विज्ञान या प्रवाह के बारे में विस्तृत जानकारी प्रकट नहीं कर सकता है।
फोटोकॉस्टिक इमेजिंग उनमें से कुछ कमियों को संबोधित करती है लेकिन दूसरों का परिचय देती है। इस दृष्टिकोण में, लेजर प्रकाश को शरीर में भेजा जाता है, जहां इसे रक्त वाहिकाओं में अणुओं द्वारा अवशोषित किया जाता है। वह अवशोषण ध्वनि तरंगें उत्पन्न करता है जिन्हें पहचाना जा सकता है और छवियों में अनुवादित किया जा सकता है। क्योंकि अलग-अलग अणु अलग-अलग तरीकों से प्रकाश को अवशोषित करते हैं, फोटोकॉस्टिक इमेजिंग रक्त वाहिकाओं को ऑप्टिकल रंग में प्रदर्शित कर सकती है – जिससे यह देखने में मदद मिलती है कि रक्त धमनियों और नसों के माध्यम से कैसे चलता है। हालाँकि, तकनीक अपने आप में आसपास के ऊतकों को पूरी तरह से मैप करने के लिए पर्याप्त संरचनात्मक विवरण प्रदान नहीं करती है।
अन्य उन्नत इमेजिंग उपकरण, जैसे कि कंप्यूटेड टोमोग्राफी (सीटी) स्कैनिंग और चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई), शरीर रचना विज्ञान के विस्तृत दृश्य प्रदान कर सकते हैं, लेकिन वे उल्लेखनीय कमियां लेकर आते हैं। ये तरीके महंगे हो सकते हैं, कंट्रास्ट एजेंटों की आवश्यकता हो सकती है, कभी-कभी आयनीकृत विकिरण के संपर्क में आना शामिल हो सकता है, या लगातार निगरानी या बेडसाइड उपयोग के लिए व्यावहारिक होने में बहुत लंबा समय लग सकता है।
अल्ट्रासाउंड और फोटोअकॉस्टिक्स का संयोजन
इन सीमाओं को दूर करने के लिए, शोधकर्ताओं ने RUS-PAT (घूर्णी अल्ट्रासाउंड टोमोग्राफी, RUST, फोटोअकॉस्टिक टोमोग्राफी, PAT के साथ संयुक्त) विकसित किया। PAT को पहली बार दो दशक से भी अधिक समय पहले मेडिकल इंजीनियरिंग और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के ब्रेन प्रोफेसर और कैलटेक में एंड्रयू और पैगी चेरंग मेडिकल इंजीनियरिंग लीडरशिप चेयर लिहोंग वांग द्वारा विकसित किया गया था।
पीएटी में, प्रकाश को अवशोषित करने वाले अणु कंपन करके छोटे लेजर पल्स पर प्रतिक्रिया करते हैं, जो ध्वनिक संकेत उत्पन्न करता है। फिर इन संकेतों का पता लगाया जा सकता है और विस्तृत, उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवियां बनाने के लिए संसाधित किया जा सकता है।
वांग, जो कैलटेक में मेडिकल इंजीनियरिंग के कार्यकारी अधिकारी भी हैं, कहते हैं कि उनके समूह का वर्तमान कार्य का उद्देश्य पीएटी के लाभों को अल्ट्रासाउंड के साथ जोड़ना था। “लेकिन यह वन प्लस वन जैसा नहीं है,” वह कहते हैं। “हमें दोनों प्रौद्योगिकियों के संयोजन का एक इष्टतम तरीका खोजने की आवश्यकता है।”
अल्ट्रासाउंड आम तौर पर अल्ट्रासाउंड तरंगों को उत्पन्न करने और प्राप्त करने के लिए कई ट्रांसड्यूसर का उपयोग करता है, और इस प्रक्रिया को सीधे पीएटी के साथ जोड़ना व्यापक उपयोग के लिए बहुत जटिल और महंगा होगा। इस बीच, पीएटी को केवल अल्ट्रासाउंड का पता लगाने की आवश्यकता होती है, और इससे वांग को एक विचार मिला। “मैंने सोचा, ‘रुको, क्या हम फोटोकॉस्टिक टोमोग्राफी में अल्ट्रासाउंड तरंगों के प्रकाश उत्तेजना की नकल कर सकते हैं, लेकिन इसे अल्ट्रासोनिक रूप से करें?'” पीएटी लेजर प्रकाश को ऊतक के भीतर फैलने की अनुमति देता है, अंततः मापने योग्य अल्ट्रासाउंड तरंगों के उत्पादन को ट्रिगर करता है। इसी तरह, वांग ने सोचा, वे एक अल्ट्रासोनिक तरंग को व्यापक रूप से ऊतक में प्रसारित करने के लिए एक एकल वाइड-फील्ड अल्ट्रासाउंड ट्रांसड्यूसर का उपयोग कर सकते हैं।
फिर वे दोनों तौर-तरीकों के लिए परिणामी तरंगों को मापने के लिए समान डिटेक्टरों का उपयोग कर सकते हैं। नई प्रणाली में, एक केंद्रीय बिंदु के चारों ओर छोटी संख्या में चाप-आकार वाले डिटेक्टरों को घुमाया जाता है, जिससे यह पूर्ण गोलार्ध डिटेक्टर की तरह व्यवहार कर सकता है, लेकिन जटिलता और लागत के एक अंश पर।
प्रदर्शित नैदानिक क्षमता
कैलटेक में जीव विज्ञान और जैविक इंजीनियरिंग में विज़िटिंग एसोसिएट डॉ. चार्ल्स वाई. लियू कहते हैं, “ध्वनिक और फोटो ध्वनिक तकनीकों का नया संयोजन वर्तमान नैदानिक अभ्यास में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली चिकित्सा-इमेजिंग तकनीकों की कई प्रमुख सीमाओं को संबोधित करता है, और, महत्वपूर्ण रूप से, मानव अनुप्रयोग के लिए व्यवहार्यता को कई संदर्भों में यहां प्रदर्शित किया गया है।” लियू यूएससी के केक स्कूल ऑफ मेडिसिन में प्रोफेसर, यूएससी के न्यूरोरेस्टोरेशन सेंटर के निदेशक और रैंचो लॉस एमिगोस नेशनल रिहैबिलिटेशन सेंटर में न्यूरोसर्जरी के अध्यक्ष भी हैं।
RUS-PAT तकनीक का उपयोग संभावित रूप से शरीर के किसी भी क्षेत्र में किया जा सकता है जहां प्रकाश पहुंचाया जा सकता है, और उन अनुप्रयोगों के लिए जहां चिकित्सकों या शोधकर्ताओं को दोनों आकृति विज्ञान की सहक्रियात्मक इमेजिंग से लाभ होगा और रंग-संबंधित कार्य. उदाहरण के लिए, RUS-PAT स्तन-ट्यूमर इमेजिंग में सुधार कर सकता है, जिससे चिकित्सकों को ट्यूमर के सटीक स्थान और परिवेश के साथ-साथ इसकी विकृति और शरीर विज्ञान को जानने की क्षमता मिलती है। यह आकृति विज्ञान के साथ-साथ ऑक्सीजन की आपूर्ति की निगरानी करने का एक ऑल-इन-वन तरीका प्रदान करके डॉक्टरों को मधुमेह न्यूरोपैथी के कारण होने वाली तंत्रिका क्षति की निगरानी करने में भी मदद कर सकता है। वांग का कहना है कि यह तकनीक मस्तिष्क इमेजिंग में भी उपयोगी हो सकती है, जिससे वैज्ञानिकों को मस्तिष्क के संरचनात्मक विवरणों का निरीक्षण करने के साथ-साथ हेमोडायनामिक्स का भी निरीक्षण करने में मदद मिलेगी।
वर्तमान में, सिस्टम लगभग 4 सेंटीमीटर की गहराई तक स्कैन कर सकता है। प्रकाश को एंडोस्कोपिक रूप से भी वितरित किया जा सकता है, जिससे संभावित रूप से गहरे ऊतकों को नई तकनीक के लिए सुलभ बनाया जा सकता है। RUS-PAT स्कैन एक मिनट से भी कम समय में किया जा सकता है।
वर्तमान सेटअप में एक बिस्तर के नीचे अल्ट्रासाउंड ट्रांसड्यूसर और लेजर के साथ एक स्कैनिंग प्रणाली शामिल है। इसका प्रदर्शन मानव स्वयंसेवकों और रोगियों पर किया गया है और यह अनुवादात्मक विकास के प्रारंभिक चरण में है।
संदर्भ: यांग झांग, शुआई ना, जोनाथन जे. रसिन, कार्तिकेया शास्त्री, ली लिन, जुनफू झेंग, यिलिन लुओ, ज़िन टोंग, युजिन एन, पेंग हू, कॉन्स्टेंटिन मैस्लोव, त्ज़े-वोई टैन, चार्ल्स वाई. लियू और लिहोंग वी. वांग द्वारा “मानव शरीर की घूर्णी अल्ट्रासाउंड और फोटोकॉस्टिक टोमोग्राफी”, 16 जनवरी 2026, नेचर बायोमेडिकल इंजीनियरिंग.
डीओआई: 10.1038/एस41551-025-01603-5
कार्य को वित्त पोषण द्वारा समर्थित किया गया था नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ.
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