Разработан крошечный чип, позволяющий получить 3-D изображения в реальном времени изнутри сердца и кровеносных сосудов
Исследователи из Технологического института Джорджии разработали
микроскопическое электронное устройство, которое обеспечивает
производство высококачественной трехмерной съемки всего, что находится
внутри сердца и сосудов кровеносной системы человека. Объемные
изображения, получаемые в режиме реального времени, позволят хирургам,
проводящим операции на сердце, действовать быстрее и уверенней,
произвести очистку внутренних поверхностей сосудов без необходимости
хирургического вмешательства и выполнить ряд других тонких действий,
требующих высокой точности и скорости работы медицинского персонала.  Устройство состоит из матрицы крошечных ультразвуковых микроустройств,
которые вместе с обрабатывающей электроникой упакованы на кремниевом
чипе, размером в 1.4 миллиметра. Наличие цепей предварительной обработки
позволяет сигналам, получаемым от более чем ста элементов, быть
переданными через 13 микропроводников, соединяющих чип с центральным
устройством. Малые габариты устройства и толщина соединительных
микропроводников позволяют беспрепятственно вводить всю конструкцию
внутрь сердца и относительно толстых кровеносных сосудов, что
обеспечивает более качественное и подробное изображение, несущее больше
полезной информации, нежели традиционная поперечная ультраскопия.
Опытный
образец чипа может обеспечить передачу изображения с частотой в 60
кадров в секунду. Такое быстродействие стало возможным благодаря
использованию емкостных микромеханических ультразвуковых
преобразователей (capacitive micromachined ultrasonic transducer, CMUT).
Эти преобразователи разбиты на две функциональные группы, 56
преобразователей выступают в качестве источников ультразвука, а 48 - в
качестве приемников. Встроенная система обработки сигналов позволят с
помощью преобразователей, сформированных в виде двух концентрических
колец, реализовать две различные технологии съемки. 
Электронная система
реализует также функции энергосбережения, отключая ненужные в данный
момент излучатели и датчики. В среднем устройство, работающее на частоте
в 20 МГц, потребляет 20 милливатт энергии, что позволяет сократить
количество тепла, выделяющегося внутри кровеносной системы человека.
В
настоящее время опытный образец чипа-сканера проходит программу
испытаний на животных, но, в конечном счете, на применение этой
технологии будет получено разрешение соответствующих органов и будет
организована компания, которая займется производством таких чипов,
совместно с центральными устройствами и соответствующим программным
обеспечением. А пока исследователи работают над миниатюризацией
устройства, что позволит перемещать его внутри сердца и сосудов при
помощи металлического провода, диаметром всего в 400 микрон.
Источник
|
