Свет изнутри: как заглянуть на 12 сантиметров вглубь тела экспресс
Свет — отличный инструмент для изучения тканей, но он быстро гаснет в глубине тела. Уже через несколько миллиметров фотоны рассеиваются так сильно, что разглядеть что-либо невозможно. Учёные придумали обходной путь: не светить снаружи, а доставить крошечный источник света прямо внутрь. Проблема в том, как запитать этот источник без проводов.
Решение нашлось в ультразвуке. Низкочастотные звуковые волны проходят сквозь тело почти без потерь — именно поэтому УЗИ видит глубокие органы. В новом устройстве ультразвук не только «освещает» путь, но и несёт энергию: компактный приёмник преобразует акустические колебания в электричество, которое питает импульсный лазерный диод. Диод испускает короткие вспышки света, ткани поглощают их, нагреваются на доли градуса и расширяются — возникает слабая ультразвуковая волна. Её улавливает датчик снаружи, и по этим сигналам восстанавливают карту оптического поглощения.
Исследователи проверили метод на фантоме толщиной 12 сантиметров — это примерно глубина брюшной полости взрослого человека. Устройство размером с таблетку справилось с задачей, хотя обычный внешний свет не прошёл бы и десятой доли этого пути. В перспективе такой подход позволит заглядывать в желудочно-кишечный тракт, сосуды и другие области, куда не добраться ни эндоскопом, ни наружным освещением.
Ультразвук с частотой около 1 МГц ослабевает в мягких тканях в сотни раз медленнее, чем видимый свет, поэтому его используют и для диагностики, и для передачи энергии.
Идея «проглотить источник света» напоминает капсулы из фантастических фильмов, которые путешествуют по организму и передают изображения на экран врача.