Un nuovo approccio migliora la risoluzione delle immagini ecografiche
L’ecografia utilizza la riflessione delle onde per produrre immagini dei tessuti molli nel corpo. Tuttavia, le variazioni intrinseche nella struttura dei tessuti molli possono distorcere i fronti d’onda ultrasonica tradizionali, comportando un’inevitabile sfocatura delle immagini che può pregiudicare la diagnosi medica. Grazie al sostegno dei progetti REMINISCENCE e SMART, finanziati dall’UE, un gruppo di ricercatori ha sviluppato un nuovo metodo ecografico non invasivo che risolve il problema della degradazione della qualità delle immagini. I ricercatori hanno adottato un approccio a matrice universale per l’immaginografia a onde, controllato da una rete multisensore. I dettagli della loro tecnica sono stati pubblicati sulla rivista «Physical Review X» (PRX). I risultati dello studio sono stati inoltre pubblicati sulla rivista «Proceedings of the National Academy of Sciences» (PNAS). Facendo riferimento a quest’ultimo articolo, in un comunicato stampa a cura del Centro nazionale francese per la ricerca scientifica (CNRS), istituto ospitante il progetto REMINISCENCE nonché coordinatore del progetto SMART, si osserva che «gli scienziati hanno dimostrato come questo nuovo metodo sia in grado di compensare impercettibilmente le distorsioni a cui è soggetta un’onda focalizzata nel suo percorso attraverso il tessuto esaminato, raggiungendo una risoluzione ideale e un contrasto ottimizzato per ogni pixel dell’immagine».
Applicazioni varie
Nello stesso comunicato stampa si afferma: «Le applicazioni spaziano dalla diagnosi biomedica alla microscopia ottica, al rilevamento di crepe nei materiali industriali fino ad arrivare al monitoraggio di vulcani e zone di faglia in geofisica». Nell’articolo presente nella rivista «Physical Review X», i ricercatori sottolineano che il potenziale del loro lavoro va oltre l’ecografia. «La prova sperimentale del concetto viene eseguita con le onde ultrasoniche, sebbene sia possibile applicare questo approccio a qualsiasi campo della fisica delle onde per il quale sia disponibile la tecnologia multielemento. Il concetto è che la formazione del fascio focalizzato permette la sintesi, in trasmissione e in ricezione, di una serie di trasduttori virtuali che mappano l’intero mezzo di cui si vogliono ottenere immagini». Gli scienziati concludono affermando che il loro approccio a matrice «potrebbe essere applicato a qualsiasi tipo di sistema in cui è possibile variare l’emissione e il rilevamento delle onde in modo controllabile». Essi ritengono che il nuovo metodo abbia «ripercussioni immediate e prevedibili su vari ambiti della fisica delle onde, tra cui la microscopia ottica, i radar e la sismologia». Il progetto REMINISCENCE (REflection Matrix ImagiNg In wave SCiENCE), che ha sostenuto lo studio, si concluderà nel maggio 2024 ed è stato avviato con l’obiettivo finale di elaborare «una teoria dell’informazione dell’immaginografia a onde», come spiegato nella scheda del progetto. Oltre alle «applicazioni di immaginografia diretta, questo progetto fornirà anche una tomografia ad alta risoluzione della velocità delle onde e un promettente strumento di caratterizzazione basato sulla quantificazione della diffusione multipla». Il progetto SMART (Scattering Matrix Approach in Reflection applied to Turbid media) si è svolto tra il 2017 e il 2019 e si è concentrato sulla «diffusione multipla e la distorsione delle onde classiche, con l’obiettivo di migliorare l’immaginografia e la caratterizzazione di materiali biologici complessi», come riportato su CORDIS. I partner del progetto ritengono che gli approcci all’immaginografia impiegati nel progetto SMART abbiano contribuito al miglioramento dell’immaginografia biologica in ambiti come l’immaginografia dell’occhio umano e della pelle. «In particolare, abbiamo introdotto nuove modalità di immaginografia, costituite da un criterio di focalizzazione che consente la tomografia dell’indice di rifrazione e la quantificazione della diffusione multipla». Per maggiori informazioni, consultare: progetto REMINISCENCE progetto SMART
Parole chiave
REMINISCENCE, SMART, ecografia, immaginografia a matrice, diagnosi biomedica