O ultrassom - som com frequências mais altas do que as audíveis para humanos - é comumente usado em imagens diagnósticas dos tecidos moles do corpo, incluindo músculos, juntas, tendões e órgãos internos. Uma tecnologia chamada ultrassom focalizado de alta intensidade (HIFU) também está sendo explorada para usos terapêuticos, incluindo a remoção de miomas uterinos e a destruição de tumores.
O método tem limitações, Contudo, em grande parte porque os ossos do corpo rejeitam, refratar, distorcer e absorver as ondas. Embora a maioria das aplicações médicas de ultrassom sejam capazes de contornar estruturas ósseas, duas partes do corpo são particularmente desafiadoras:o fígado (porque está quase sempre confinado nas costelas) e o cérebro (alojado dentro do crânio).
Um conjunto não invasivo, técnicas de focalização adaptativa - que permitem que os feixes ultrassônicos sejam focalizados através da caixa torácica e do crânio - serão descritas durante Acoustics '17 Boston, a terceira reunião conjunta da Acoustical Society of America e da European Acoustics Association sendo realizada de 25 a 29 de junho, Em Boston, Massachusetts.
Jean-François Aubry, O diretor de pesquisa do CNRS (Centro Nacional de Pesquisa Científica da França) e um professor associado convidado da Universidade da Virgínia explicarão como a tecnologia por trás do HIFU é semelhante a como uma lente ótica (como uma lupa) focaliza a luz. Aqui, Contudo, uma lente acústica é usada para focalizar vários feixes de ondas de ultrassom na área de interesse, digamos, um tumor no fígado. Os feixes são gerados por transdutores piezoelétricos, ou "elementos" - dispositivos que convertem uma corrente elétrica em estresse mecânico.
"A ablação do tumor [destruição] pode ser alcançada aumentando a temperatura do tecido nas regiões-alvo, até que a necrose térmica seja obtida, normalmente aquecendo os tecidos em até 60 graus Celsius por um período de 10 segundos, "Aubry disse. Um osso, Contudo, tem um coeficiente de absorção que é 10 vezes maior do que o dos tecidos moles, ou seja, o osso absorve ondas sonoras 10 vezes mais efetivamente do que os tecidos moles - e isso pode levar ao superaquecimento das costelas e até mesmo a queimaduras graves na pele sobreposta.
Para evitar isso, Aubry e colegas desenvolveram uma técnica não invasiva de "reversão do tempo", chamado método DORT, que concentra as ondas de ultrassom através das costelas, aproveitando os recursos de imagem de uma matriz de vários elementos.
Primeiro, um impulso sonoro é emitido a partir de cada elemento da matriz, e os ecos retroespalhados correspondentes das costelas são registrados. Ao analisar o retroespalhamento de vários elementos, é possível calcular a forma de um feixe de ultrassom que vai sonicar entre as costelas, evitando completamente o osso.
A ultrassonografia no cérebro é complicada porque o osso do crânio, além de aquecer quando um feixe de ultrassom é aplicado, distorce aquele feixe, impedindo-o de ser devidamente focado no tecido-alvo. Uma solução é o uso de matrizes de vários elementos em conjunto com a tomografia computadorizada (TC) e a ressonância magnética (RM). As simulações baseadas em TC permitem uma estimativa das mudanças de fase induzidas pelo crânio e as matrizes geram feixes que corrigem essas aberrações. MR é usado para orientar e monitorar o tratamento. Como Aubry irá descrever em sua palestra, matrizes com 1024 elementos agora estão sendo usadas para o tratamento de tremor essencial, Tremores parkinsonianos e tumores cerebrais.
Embora adicionar mais e mais elementos a essas sondas possa melhorar o foco do sinal, um maior número de elementos também significa maior custo. Para contornar isso, Aubry e seus colegas desenvolveram e patentearam um dispositivo de foco transcraniano baseado em lente que usa apenas um elemento transdutor piezoelétrico, coberto com uma lente acústica de silicone 3-D de espessura variável. Este elemento baseado em lente, ele disse, é equivalente a 11, Transdutor de 000 elementos em termos de suas capacidades de formação de fase. Embora ainda não esteja em uso clínico, o sistema de elemento único pode ser usado para aplicações de baixa intensidade, como neuromodulação (a modulação da atividade neuronal) e para perfurar aberturas localizadas e reversíveis na barreira hematoencefálica; com modificações futuras, Aubry disse, o sistema pode ser usado para induzir a necrose tumoral.
