科學家利用3D列印技術開發新的超聲設備

新加坡南洋理工大學的科學家們,通過3D列印鏡頭,已經開發出一種新的超聲裝置,其圖像更加清晰。

有了更清晰圖像的輔助,醫生們在進行非侵入式診斷和手術時,就能夠提高可控度和精度。

新的設備能夠提供更精確的醫療程序,包括使用超聲波殺死腫瘤,疏通血管,並將藥物輸送到靶細胞上。

這種創新的超聲波設備配備了卓越的樹脂鏡頭,這個鏡頭是3D列印出來的。

目前的超聲波機器中,超聲波鏡頭是圓柱形或球形的,這限制了成像的清晰度。

利用3D列印,可以製造複雜的鏡頭形狀,因此,可以產生更清晰的圖像。3D列印鏡頭能夠讓超聲波多點聚焦,或在病灶的位置聚焦,目前的超聲儀器是無法做到的。

業界合作夥伴熱衷於開發商業應用

新型超聲裝置是由一個多學科的科學家團隊開發的,該團隊的領導者是南洋理工大學物理和數學學院的副教授克勞斯-迪特爾 奧爾。

該超聲設備經歷了嚴格的測試,研究結果已發表在《應用物理快報》上,這是一家領先全球的科學研究所——美國物理研究所的同行評議期刊。

有個這項突破,目前,南洋理工大學團隊正在與業內合作夥伴進行商業談判,出於醫療和研究應用的目的,他們都有意開發原型機。

副教授克勞斯-迪特爾 奧爾說:「在大多數醫療手術中,精度和非侵入式診斷方法都是至關重要的。這個創新設備不僅能夠確定超聲波的焦點,也能確定鏡頭的形狀,提高醫生手術的準確度和控制度。」

克服目前的局限

超聲波的產生是通過在玻璃或「鏡頭」表面發射聲波,以創造高頻振動。

在傳統的超聲設備中,產生的熱量會導致鏡頭迅速擴大,引發高頻振動,產生超聲波。

用3D列印的鏡頭,新的超聲設備能夠克服玻璃的局限性。這種訂製的、複雜的3D鏡頭可根據不同的目的來生產,不僅有更清晰的圖像,而且更加便宜,易於生產。

「3D列印徹底變革了製造工藝,能夠創造獨特和複雜的設備。反過來,醫療設備的生產方式需要重新思考。這是科學界一個激動人心的發現,因為它給醫學研究和醫學手術開啟了一扇新的大門。」副教授奧爾說。

這項突破進入超聲市場,到2020年這一市場預計將會增長到約69億美元的規模。它也將促進新的醫療技術和健康科學的研究機會,如外科手術和生物技術。

例如,研究人員能夠利用聲波來測量培養皿中細胞的彈性,了解它們對於外力會做出何種反應。對於區別良性和惡性腫瘤細胞也有用處。

「這是一項非常有前景的技術突破,對於醫療行業有重大益處,包括癌症成像領域。該技術能夠降低圖像失真,更加準確地將非癌軟組織與癌症細胞區分開,」 助理教授Tan Cher Heng說,他是南洋理工大學李光前醫學院解剖和放射學系主任,也是Tan Tock Seng醫院放射診斷部高級顧問。