Röntgen cihazı alternatifi yoğurt ve cam kullanacak

Michigan Üniversitesi araştırmacıları, güvenlik ve sağlık başta olmak üzere pek çok alanda kullanılan X-ray yerine kullanılabilecek yeni bir keşfe imza attı. Gözle görülmeyen X ışınlarından farklı olarak görünür bir ışın kaynağıyla çalışan yeni bulgu, günümüzdeki kullanılanlardan çok daha hızlı ve basit işliyor. Üstelik yoğurt ve cam sayesinde.

X ray teknolojisi, tıpta özellikte röntgen cihazlarında kullanılmasıyla biliniyor. Kemik gibi yoğun yapılarda net görüntü verse de daha yumuşak dokularda, organların ve tümörlerin görüntülenmesinde başarılı olamıyordu zira ışınlar kemiklerden yansıtılıyorken diğer dokularda bir nevi emiliyordu.

TÜMÖRLER İÇİN BİREBİR?

Araştırmacıların bulduğu görünür ışın kaynağı ise yumuşak dokularda da yansıtma yapıyor ve net görüntü verebilecek. Şimdiye dek, bu yöntem sadece deriyle temas eden ultrason teknolojiyle kullanılıyordu.

Ultrason, elektromanyetik esasıyla çalışan röntgen yerine ses dalgalarından faydalanarak görüntüleme sağlayabilen bir yöntem. Yüksek frekanslı ve insan kulağının işitemeyeceği ses dalgalarının farklı doku ve organlardan farklı şekilde yansıması özelliğine dayanıyor.

Araştırmacılara göre, görünür ışın ise her iki teknolojiden de daha güvenli olmasının yanı sıra teşhis amaçlı görüntülemede çok daha verimli olabilir. Bir başka görüntüleme teknolojisi olana ve olağanüstü elektromanyetik alan yaratan MRI ile karşılaştırıldığında da son derece ucuz olması ve kısa sürmesi bekleniyor.

Scientific Reports'ta yayımlanan çalışmada imzası bulunan elektrik mühendisi ve bilgisayar bilimleri uzmanı Moussa N'Gom yeni teknolojinin çalışma prensibini şöyle anlatıyor.

Derinin ışını nasıl dağıttığının tam olarak anlaşılması sayesinde araştırmacılar ışık demetlerini kurgulayabilecek ve böylelikle vücudun içine odaklanabilecek.

NEDEN YOĞURT VE CAM?

Araştırmacılara göre ışık demeti parlamayı yoğurt ve ezilmiş cam yoluyla yapabiliyor. Bu iki maddenin seçilme nedeni ise ışını güçlü bir şekilde dağıtmaları ve deri için iyi bir örnek olması. Yapılan sunumda söz konusu ışınlarla MICHIGAN yazan araştırmacılar tek seferde maddeyi kolaylıkla tarayabildiklerini ve pek çok noktadan iç tarafa odaklanabildiklerini gösterdi.

Boya katmanlarından yumurta kabuklarına, hatta fare kafatasına kadar, madde içi görüntüleme alanında son 10 yılda büyük gelişmeler yaşandı. Lazer ışınları sayesinde gerçekleştirilen üç boyutlu görüntüleme işlemi olan yaygın holografik metotta, ışın dalgalarının birbirine nasıl müdahale ettiğine bakılarak saçılım kurgusu ortaya çıkarılıyor Böylelikle, söz konusu madde içerisinde, ışınların yolları boyunca ne kadar gecikmeye maruz kaldığına dair bilgi alınabiliyor.

N'Gom bu metodun çok kati sonuçlar vermesine rağmen yavaşlığına dikkat çekiyor ve işleri hızlandırmak için araştırmacıların genel olarak belirli bir noktaya odaklanmak için ne kadarının yeterli olduğunu bulmak gerekiyor. Farklı bir noktaya odaklanıldığında da maddenin yeniden taranması gerekiyor. Örneğin, bir tümörden bahsediyorsak dokusunu ve boyutunu anlamak da bu nedenle uzun sürüyor.

TEKNOLOJİ NASIL ÇALIŞIYOR?

Yeni teknoloji ise çok daha hızlı ve pratik zira tüm bu noktaların oluşturulması için tek bir ölçü seti kullanılıyor ve dolayısıyla yeniden taramak gerekmiyor. Sistem, ışın örneklerini üretmek için mekansal düzenleyiciler kullanıyor.

Buzlu cam üzerinden gönderilen lazer bir taraftan, belirli bir açıyla giriş yapıyor ve sonrasında pek çok noktadan farklı yönlere çıkış yapıyor. Bir dizi aynayla şablonlar birleştirildiğinde ışın düzenleyiciler tersini de gerçekleştirebiliyor. Birçok noktadan, birçok açıyla ışını yüzeye gönderiyor ve böylelikle ışınlar maddenin diğer yüzündeki bir noktada birleşiyor.

Toplam 461 farklı şablonda ışınların diğer taraftan tek tek nasıl belirdiğini analiz etmektense genel olarak parlaklığı ölçmeye yoğunlaşılmış. Böylelikle ne kadar ışının çıktığını daha net anlaşılıyor. Bu ölçüm, yayılma matriksi adı verilen bir algoritma sayesinde yapılıyor. Gelen ışın örnekleri ve dışarıda oluşan parlaklık ölçüsü sayesinde maddenin yansıtma görüntüsü matematiksel hâle dönüştürülüyor.

Yoğurt örneğinde haritanın oluşturulması için gereken süre çok kısıtlı, sadece birkaç dakika ama ekip buna rağmen 157 atışta MICHIGAN yazmayı başarmış.

Pratik kullanım alanında ise bu süre çok daha kısa olacak. Deri için her bir milisaniyede yeni bir haritaihtiyacı olacak. Elektronikteki gelişmeler sayesinde algoritmalarının bu hıza ayak uydurabileceği düşünülüyor.

Araştırmacıların teknolojiyi hayata geçirmesindeki bir başka büyük engel ise deri üzerinden görüntüleme yapılırken ışığın parlaklığını ölçebilecekleri algılayıcının diğer tarafta kullanılamayacak olması. Bu sorunun, hedef dokudaki ısı değişiminin ultrason yoluyla ölçülmesiyle aşılabileceğine inanılıyor ve böylelikle ne kadar ışının girdiği de ölçülebilir.

Son olarak, derinin dışına çıkacak ışına odaklanılması için hâlen bir görüntüleme aygıtına gereksinim duyuluyor. Araştırmacılar yayılma matriksi algoritması sayesinde yansımanın nereden geldiğinin bulunmasıyla bu engeli de aşmayı planlıyor.

Ekibin tahminine göre teknolojinin tam randımanla kullanılabilmesi için 5 yıla ihtiyaç var.