Fotoakoestiek als medische beeldvorming

Iedereen kent de MRI-scans, röntgenfoto's, ultrageluid en echoscopie als verschillende technieken om beelden te maken van het menselijk lichaam. U kunt hierbij denken zwangerschapsecho's en foto's die worden gemaakt als u een bot heeft gebroken. Deze beelden worden gemaakt om te bestuderen of er wat mis is in het lichaam en hoe het lichaam beter kan worden genezen. Helaas hebben al deze beeldvormende technieken nadelen. Fotoakoestiek is een snelle, relatief goedkope en ongevaarlijke manier om beelden te maken van het menselijk lichaam.

Inhoud

• Het fotoakoestie keffect
• Werkingsmechanisme
• Voordelen
• Nadelen
• Borstkankerscreening

Het fotoakoestie keffect

Het fotoakoestische effect werd in 1880 al ontdekt door Graham Bell, de uitvinder van de telefoon. Foto betekent licht, akoestiek betekent geluid. Hij richtte een straal licht op een blokje selenium waarna er een zwakke toon ontstond, daarna zag hij dat dit effect ook in gassen en vloeistoffen plaat vond. Licht en geluid zijn beiden trillingen. Licht kunnen we niet horen, maar het kan wel omgezet worden in geluid.

Werkingsmechanisme

Bij fotoakoestiek worden hele korte laserpulsen op het lichaam van de patiënt gericht. Afhankelijk van het weefsel dat bestudeerd wordt, wordt er een kleur laser gekozen. Deze laserpulsen zijn niet schadelijk voor het lichaam. Wanneer zo'n puls weefsel van een patiënt raakt wordt het omgezet in warmte. Het weefsel zet uit en wordt weer kleiner, hierdoor ontstaat een drukverandering die zich als ultrageluid verder verplaatst. Dit signaal wordt vervolgens teruggekaatst en waargenomen door een zogenaamde transducer, een soort microfoon, die van deze signalen afbeeldingen kan maken.
Elk weefsel heeft specifieke eigenschappen zoals dichtheid, of het veel vocht bevat, doorbloeding, hierdoor is de absorptie in elk weefsel anders, waardoor elk weefsel een ander signaal terugzendt.

Voordelen

• Een van de grootste voordelen van fotoakoestiek is dat er geen ioniserende straling wordt gebruikt. Dit is straling die voornamelijk voorkomt bij radioactiviteit. Fotoakoestiek is dan ook niet schadelijk voor het lichaam.
• Door het licht van de laser aan te passen kunnen verschillende soorten weefsel worden onderscheiden. Dit betekent dat fotoakoestiek, in tegenstelling tot huidige beeldvormingstechnieken, bloedvaten onderscheiden van omliggend weefsel. Als er bij een onregelmatig stukje weefsel veel bloedvaten zitten is dit een aanwijzing dat het een kwaadaardig stuk weefsel is. Bij de huidige technieken moet bij de meeste onregelmatigheden een biopt worden genomen om te bevestigen dat weefsel goedaardig is.

Nadelen

• Een groot nadeel van fotoakoestiek is, is dat het niet ver de huid kan doordringen. Op dit moment blijven toepassingen vooral beperkt tot de huid en net daar onder. Het kan bijvoorbeeld gebruikt worden voor onderzoek naar huid- en borstkanker.
• Fotoakoestiek wordt al veel gebruikt in medisch onderzoek, maar door de hoge kosten blijft het gebruik in de medische praktijk nog achter.
• Er is een behoorlijk hoge intensiteit nodig voor de laserpulsen. DIt kan tot oververhitting leiden van de elektronica in het apparaat. Vooral als het apparaat langere tijd achter elkaar wordt gebruikt kan het flink opwarmen. Het moet ook veilig worden voor de arts zodat hij de hele fotoakoestische beelden kan maken zonder zijn handen te branden, en ook voor de patiënt moet voorkomen worden dat er brandwonden kunnen ontstaan.

Borstkankerscreening

Fotoakoestiek lijkt vooral een goed alternatief voor de huidige borstkankerscreening. De huidige screening bestaat uit een mammogram. Hier wordt door middel van röntgenstraling afbeeldingen gemaakt van de borsten. Dit wordt gedaan bij vrouwen tussen de 50 en 75 jaar en vrouwen met een erfelijk verhoogde kans op borstkanker. Het maken van deze foto's wordt door veel vrouwen als onprettig ervaren en kan pijnlijk zijn omdat de borsten moeten worden platgedrukt. Bij fotoakoestiek is dit niet nodig, waardoor het een stuk prettiger wordt, ook is deze techniek niet schadelijk omdat er geen röntgenstraling wordt gebruikt. Daarom zou dit in de toekomst de huidige mammogrammen kunnen vervangen. Het apparaat genaamd de PAM (photoacoustic mammoscope) is getest op patiënten met borstkanker en er zijn positieve resultaten behaald. Er moet nog veel extra onderzoek worden uitgevoerd en het zal waarschijnlijk nog jaren duren voordat dit apparaat op de markt komt.