Исследователи из Технологического института Джорджии разработали микроскопическое электронное устройство, которое обеспечивает производство высококачественной трехмерной съемки всего, что находится внутри сердца и сосудов кровеносной системы человека.

Объемные изображения, получаемые в режиме реального времени, позволят хирургам, проводящим операции на сердце, действовать быстрее и уверенней, произвести очистку внутренних поверхностей сосудов без необходимости хирургического вмешательства и выполнить ряд других тонких действий, требующих высокой точности и скорости работы медицинского персонала.

Рис. 1.

Устройство состоит из матрицы крошечных ультразвуковых микроустройств, которые вместе с обрабатывающей электроникой упакованы на кремниевом чипе, размером в 1.4 миллиметра.

Наличие цепей предварительной обработки позволяет сигналам, получаемым от более чем ста элементов, быть переданными через 13 микропроводников, соединяющих чип с центральным устройством. Малые габариты устройства и толщина соединительных микропроводников позволяют беспрепятственно вводить всю конструкцию внутрь сердца и относительно толстых кровеносных сосудов, что обеспечивает более качественное и подробное изображение, несущее больше полезной информации, нежели традиционная поперечная ультраскопия.

Опытный образец чипа может обеспечить передачу изображения с частотой в 60 кадров в секунду. Такое быстродействие стало возможным благодаря использованию емкостных микромеханических ультразвуковых преобразователей (capacitive micromachined ultrasonic transducer, CMUT).

Эти преобразователи разбиты на две функциональные группы, 56 преобразователей выступают в качестве источников ультразвука, а 48 – в качестве приемников. Встроенная система обработки сигналов позволят с помощью преобразователей, сформированных в виде двух концентрических колец, реализовать две различные технологии съемки.

Рис. 2.

Электронная система реализует также функции энергосбережения, отключая ненужные в данный момент излучатели и датчики. В среднем устройство, работающее на частоте в 20 МГц, потребляет 20 милливатт энергии, что позволяет сократить количество тепла, выделяющегося внутри кровеносной системы человека.

В настоящее время опытный образец чипа-сканера проходит программу испытаний на животных, но, в конечном счете, на применение этой технологии будет получено разрешение соответствующих органов и будет организована компания, которая займется производством таких чипов, совместно с центральными устройствами и соответствующим программным обеспечением.

А пока исследователи работают над миниатюризацией устройства, что позволит перемещать его внутри сердца и сосудов при помощи металлического провода, диаметром всего в 400 микрон.