Mga Sistema sa Ultrasound – Pagtan-aw sa Dili Makita gamit ang mga Sound Wave

Ang modernong teknolohiya sa ultrasound nakapausab sa medical imaging gikan sa static anatomical pictures ngadto sa dynamic functional assessments, tanan nga walay ionizing radiation. Kini nga artikulo nagsuhid sa pisika, klinikal nga aplikasyon, ug mga bag-ong inobasyon sa diagnostic ultrasound.

Mga Prinsipyo sa Pisikal
Ang medical ultrasound mo-operate sa 2-18MHz nga mga frequency. Ang piezoelectric effect mo-convert sa electrical energy ngadto sa mechanical vibrations sa transducer. Ang Time-gain compensation (TGC) mo-adjust para sa depth-dependent attenuation (0.5-1 dB/cm/MHz). Ang axial resolution nagdepende sa wavelength (λ = c/f), samtang ang lateral resolution may kalabutan sa beam width.

Timeline sa Ebolusyon

• 1942: Ang unang medikal nga aplikasyon ni Karl Dussik (brain imaging)
• 1958: Gipalambo ni Ian Donald ang obstetric ultrasound
• 1976: Ang mga analog scan converter nagtugot sa gray-scale imaging
• 1983: Gipaila ni Namekawa ug Kasai ang Color Doppler
• 2012: Giaprobahan sa FDA ang unang mga aparato nga gidak-on sa bulsa

Mga Klinikal nga Modalidad

1. B-mode
   Pangunang grayscale nga imaging nga adunay spatial resolution hangtod sa 0.1mm
2. Mga Teknik sa Doppler

• Color Doppler: Pagmapa sa katulin (Nyquist limit 0.5-2m/s)
• Power Doppler: 3-5x nga mas sensitibo sa hinay nga pag-agos
• Spectral Doppler: Gisukod ang kagrabe sa stenosis (ang mga ratio sa PSV >2 nagpakita og >50% nga carotid stenosis)

3. Abansadong mga Teknik

• Elastography (Ang pagkagahi sa atay >7.1kPa nagpakita sa F2 fibrosis)
• Ultrasound nga gipauswag sa contrast (SonoVue microbubbles)
• 3D/4D nga pag-imaging (Ang Voluson E10 nakab-ot ang 0.3mm nga resolusyon sa voxel)

Mga Nag-uswag nga Aplikasyon

• Naka-focus nga Ultrasound (FUS)
  • Thermal ablation (85% nga 3 ka tuig nga survival rate sa essential tremor)
  • Pag-abli sa babag sa dugo-utok alang sa pagtambal sa Alzheimer's
• Ultrasound sa Point-of-Care (POCUS)
  • FAST nga eksaminasyon (98% nga pagkasensitibo para sa hemoperitoneum)
  • Mga B-line sa ultrasound sa baga (93% nga katukma para sa edema sa baga)

Mga Utlanan sa Inobasyon

1. Teknolohiya sa CMUT
   Ang mga capacitive micromachined ultrasonic transducers makahimo sa ultra-wide bandwidth (3-18MHz) nga adunay 40% fractional bandwidth.
2. Paghiusa sa AI

• Ang Samsung S-Shearwave naghatag og mga pagsukod sa elastography nga gigiyahan sa AI
• Ang awtomatikong kalkulasyon sa EF nagpakita og 0.92 nga korelasyon sa cardiac MRI

3. Rebolusyon sa Pagkupot sa mga Gamit
   Ang Butterfly iQ+ migamit og 9000 ka MEMS elements sa single-chip design, nga may gibug-aton nga 205g lang.
4. Mga Aplikasyon sa Terapiya
   Ang histotripsy nga dili invasive mo-ablate sa mga tumor gamit ang acoustic cavitation (mga klinikal nga pagsulay para sa kanser sa atay).

Mga Hamon sa Teknikal

• Pagtul-id sa phase aberration sa mga pasyente nga tambok
• Limitado nga giladmon sa pagsulod (15cm sa 3MHz)
• Mga algorithm sa pagkunhod sa kasaba sa speckle
• Mga babag sa regulasyon para sa mga sistema sa pagdayagnos nga nakabase sa AI

Ang tibuok kalibutan nga merkado sa ultrasound ($8.5B sa 2023) giusab sa mga portable system, nga karon naglangkob sa 35% sa mga halin. Uban sa mga bag-ong teknolohiya sama sa super-resolution imaging (pag-visualize sa 50μm nga mga ugat) ug mga teknik sa neural rendering, ang ultrasound nagpadayon sa pag-usab sa mga utlanan sa dili-invasive nga mga diagnostic.