Er is een optisch en ultrageluidbeeldvormingssysteem met viervoudige fusie ontwikkeld waarmee de diagnose van oogaandoeningen of tumoren kan worden gesteld of waarmee de omgeving in het lichaam kan worden bekeken met behulp van een transparante ultrasone transducer.

Professor Chulhong Kim van de afdeling Elektrotechniek van POSTECH, convergentie IT-engineering, en werktuigbouwkunde, Dr. Byullee Park van het Department of Convergence IT Engineering, doctoraat kandidaat Jeongwoo Park of School of Interdisciplinary Bioscience and Bioengineering, Professor Hyung Ham Kim van de afdeling Convergence IT Engineering, en professor Unyong Jeong van de afdeling Materials Science and Engineering, in gezamenlijk onderzoek met professor Hong Kyun Kim van de Kyungpook National University School of Medicine hebben ze samen een transparante ultrasone transducer1 ontwikkeld en deze gebruikt om 's werelds eerste viervoudige fusiebeeldvormingssysteem te produceren dat ultrasone beeldvorming integreert, fotoakoestische beeldvorming, optische coherentietomografie, en fluorescentiebeeldvorming. Deze onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences ( PNAS ) op 8 maart 2021.

Er is een groeiende belangstelling voor multimodale beeldvormingssystemen die verschillende beelden en informatie verkrijgen door ultrasone en optische beeldvormingsapparatuur te combineren. Onder hen, een ultrasone transducer is een apparaat dat beelden produceert door ultrageluid te genereren en fungeert als beeldsensor bij ultrasoon onderzoek. Maar het was niet optisch transparant en moeilijk om lasers effectief door te laten, en had daarom beperkingen om coaxiaal te worden gecombineerd met een optisch beeldvormingsapparaat.

Om dit probleem op te lossen, het onderzoeksteam ontwikkelde een zeer gevoelige transparante ultrasone transducer waar de laser effectief doorheen kan. Dit nieuw ontwikkelde apparaat verkrijgt viervoudige fusiebeelden van ultrageluid, fotoakoestisch, optische coherentie, en fluorescentie voor het eerst in één beeldvormingssysteem.

Met behulp van het viervoudige fusiebeeldvormingssysteem in combinatie met een transparante ultrasone transducer geïntegreerd in een oftalmisch beeldvormingssysteem, de onderzoekers konden de corneale neovascularisatie waarnemen, structurele veranderingen, staar, ontsteking, en andere epidemiologische veranderingen in het rattenoog.

In aanvulling, wanneer gebruikt als een tumorbeeldvormingsapparaat, de onderzoekers waren in staat om de zuurstofverzadiging van omliggende bloedvaten en weefsels in een melanoom-aangetaste muis multiparametrisch te visualiseren zonder contrastmiddel te gebruiken. Met moleculaire beeldvorming, diagnose van borstkanker is nu mogelijk, zoals aangetoond door het verkrijgen en observeren van verschillende beelden van een muis met borstkanker door het injecteren van een contrastmiddel dat onschadelijk is voor het menselijk lichaam.

Deze onderzoeksresultaten zullen naar verwachting breed toepasbaar zijn in verschillende industrieën waar ultrasone en optische sensoren worden gebruikt, zoals gezondheidszorg en medische gebieden, mobiel, auto's, robotica, niet-destructief onderzoek, evenals oogziekten en diagnose van tumorbeeldvorming.