Ultragarso tyrimai: „matyti“ virš girdimumo ribos

Pasak KTU K. Baršausko Ultragarso mokslo instituto mokslininko, jo darbas yra kaip reta kūrybinis – pramonės atstovų ar medikų iškeltoms problemoms tenka ieškoti sprendimo būdų, pritaikyti turimus tyrimų metodus visiškai naujose situacijose.

„Tyrėją džiugina ne tik pats tyrimo procesas, bet ir jo rezultate sukuriama pridėtinė vertė“, – sako R. Raišutis.

Ultragarso mokslas R. Raišutį, tuo metu elektronikos inžinierių, patraukė įvairiomis taikymo galimybėmis – nuo inžinerinių konstrukcijų iki mikroskopinės medicinos. Šiandien vienas iš svarbiausių jo projektų yra piktybinių odos auglių ultragarsinės diagnostikos tobulinimas, kuris vykdomas bendradarbiaujant dviem didžiausiems Kauno universitetams – KTU ir Lietuvos sveikatos mokslų universitetui (LSMU).

Negirdimas garsas atveria tai, kas nematoma

Nors žodis „garsas“ šios tyrimų srities pavadinime yra dominuojantis, ultragarso bangos yra negirdimos, arba, pasak R. Raišučio, virš girdimumo ribos.

„Žmogaus ausis girdi iki 14-15 tūkst. Hz dažnio bangas, o mūsų darbo sritis prasideda nuo 30 tūkst. Hz ir aukščiau. Patys žemiausi ultragarso bangų dažniai naudojami didelių objektų – kuro talpyklų, vėjo jėgainių menčių, lėktuvų sparnų tyrimui. Jomis galima tikrinti ir, pavyzdžiui, užkastus vamzdynus korozijos pažeistų vietų nustatymui. Pavyzdžiui, nukreiptųjų ultragarso bangų ilgis yra ilgesnis už vamzdynų sienelių storį, joms padedant galima ultragarsu „matyti“ iki 100 metrų į priekį“, – aiškina KTU profesorius.

Medicinoje, žmogaus vidaus organų tyrimams naudojamas vidutinis ultragarso bangų dažnis – nuo 5 iki 14 MHz, o aukštesni dažniai, apie 20 MHz, naudojami odos pažeidimų, pavyzdžiui, piktybinių auglių tyrimams.

Tiriami ir kompiuteriniai gedimai

Patys aukščiausi ultragarso bangų dažniai – iki kelių šimtų MHz – naudojami ultragarsinei mikroskopijai.

„Ultragarsine mikroskopija mes atliekame mikrograndynų (daugiasluoksnių sudėtingų elektroninių elementų) vidinės struktūros tyrimus. Nuo mikrograndyno patikimumo priklauso elektroninių prietaisų veikimas – nuo kompiuterio ar buitinės skalbimo mašinos iki lėktuvo valdymo sistemos“, – pasakoja R. Raišutis.

Ultragarsinė mikroskopija taikoma ir su medicina susijusiuose audinių mikrostruktūrų tyrimuose.

Tikslumu beveik prilygsta rentgenui

„Šiandien ultragarso bangomis galima gauti beveik tokio paties tikslumo atvaizdus kaip ir rentgeno spinduliais. Ilgainiui, vystantis technologijoms, tikimasi, jog ultragarsas bus vis dažniau naudojamas dėl vis plačiau atsiveriančių ankstyvosios diagnostikos galimybių“, – sako R. Raišutis. Pasak jo, ultragarsinė diagnostika yra pranaši tuo, jog yra neinvazinė, nekenksminga ir neskausminga.

KTU dirbanti mokslininkų grupė ultragarsiniu mikroskopu tiria chirurginiu būdu pašalintus odos auglių mėginius, siekdami įgyti žinių, kaip atskirti auglius ankstyvojoje stadijoje be chirurginės intervencijos.

„Mūsų kartu su LSMU atliekamo projekto galutinis tikslas yra ne vien tikslus auglio įsiskverbimo gylio išmatavimas ultragarso būdu, bet ir vidinės jo struktūros charakterizavimas. Ankstyvojoje stadijoje nustačius pavojingą auglį galima išgelbėti žmogaus gyvybę“, – apie ultragarso galimybių pritaikymą medicinoje pasakoja R. Raišutis.

„Žalioji“ technologija

Ultragarso technologiją KTU profesorius apibūdina, kaip ypač „žalią“ – ji nekenksminga nei operatoriui, nei vartotojui, medicinos atveju – nei gydytojui, nei pacientui. Mechaninių ultragarso bangų aktyvumas yra labai nedidelis, be to, jos generuojamos trumpais impulsais laike, dėl to nėra jokio žalingo liekamojo poveikio.

Be to, ultragarsu ieškoma defektų aplinkai pavojinguose objektuose, tokiuose, kaip milžiniškos kuro talpyklos, kurioms prakiurus grėstų gamtinė katastrofa. Ultragarsas naudojamas ir „žaliojoje“ energetikoje, pavyzdžiui, ieškant mikroįtrūkimų vėjo jėgainių sparnuose, kurių atitrūkimas nuo jėgainės keltų pavojų aplinkai ir žmonių gyvybėms.

Ant mokslų sandūros

„Ultragarso mokslo tyrimai yra ant mokslų sandūros. Čia reikalingos fizikos, matematikos ir informatikos, elektronikos ir mechanikos, o atliekant projektus, susijusius su medicina – ir medicinos žinios bei kompetencijos“, – sako R. Raišutis.

Pasak jo, KTU ultragarso mokslo tyrimų srityje dirbančių mokslininkų komandos didžiulis privalumas yra įvairiapusė komandos patirtis – institute dirba ir patyrę įvairių mokslo krypčių tyrėjai, tyrimus atlieka bakalauro ir magistrantūros studentai, ir doktorantai.

„Būdami plataus profilio, galime konkuruoti su kitais Europos tyrimų centrais – esame greiti, dinamiški, turime visapusišką išskirtinių žinių ir kompetencijų paketą“, – įsitikinęs KTU Ultragarso mokslo instituto profesorius.