Ny praktisk metode for å produsere luftige stråler kan forbedre ultralyd

Forskere ved Washington University i St. Louis oppfant nylig en teknikk for å generere ultralydbølger som kan bøye seg selv, som regnbuen.

Luftige bjelker er en klasse av akustiske bølger som beveger seg på en buet, buelignende bane og kan autofokusere rundt hindringer som er direkte i strålens bane, noe som gjør dem godt egnet for ultralyd anvendelser innen biomedisinsk avbildning, terapi, ikke-destruktiv testing og partikkelmanipulasjon.

Generering av luftige stråler i vann krever imidlertid stort, kostbart utstyr, noe som har begrenset deres brede anvendelser innen ultralyd.

Hong Chen, førsteamanuensis i biomedisinsk ingeniørfag ved McKelvey School of Engineering og strålingsonkologi ved WashU School of Medicine, og medlemmer av hennes ultralydlaboratorium designet og 3D-printet et fleksibelt og allsidig verktøy kjent som Airy beam-enabled binary akustisk metaflater (AB-BAM) for ultralydstrålemanipulering. De demonstrerte deretter evnen til AB-BAM i vann. De rapporterte sine funn 22. juli i Fysisk gjennomgang brukt.

I følge Zhongtao Hu, en postdoktor og førsteforfatter av artikkelen, er teamet deres det første som har utviklet 3D-printede AB-BAM-er for å lykkes med å generere luftige stråler for ultralydfokusering.

“Luftige stråler er unike fordi vi kan justere størrelsen på fokusområdet,” sa han. “Disse 3D-printede AB-BAM-ene kan brukes i brede applikasjoner, inkludert ultralydmediert tumorablasjon eller medikamentlevering.”

Deres 3D-printede AB-BAM-er muliggjør fleksibel og allsidig ultralydstrålemanipulering, inkludert en skarpt fokusert, justerbar, styrbar stråle, som er nyttig for ulike ultralydapplikasjoner.

For eksempel krever høyintensitetsfokusert ultralyd (HIFU) terapi en kort stråle som kan generere intens varme på et enkelt punkt for å ødelegge en kreftsvulst uten å skade nærliggende sunt vev. På den annen side krever vanlig ultralydavbildning som brukes til å diagnostisere sykdom en stråle med smale laterale fokale dimensjoner for å forbedre oppløsningen.

I tillegg til Chen og Hu, inkluderer andre medlemmer av forskerteamet WashU-studentene Yaoheng Yang og Lu Xu, samt Yun Jing, et fakultetsmedlem i akustikkprogrammet ved Penn State University.

---

---