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» » » Nueva técnica permite al ultrasonido penetrar hueso y metal

Referencia: ScienceDaily.com , 20 de noviembre 2014

Los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado una técnica que permite al ultrasonido penetrar el hueso o el metal, utilizando estructuras personalizadas que compensan la distorsión causada generalmente por las llamadas ‘capas de aberración.'

Usando una nueva técnica "como si la capa de
aberración no existiera", dice el investigador Yun Jing.
Crédito: Yun Jing
"Hemos diseñado metamateriales complementarios que harán que sea más fácil para los profesionales médicos el poder utilizar el ultrasonido en aplicaciones de diagnóstico o terapéuticas, como monitorear el flujo sanguíneo en el cerebro o tratar los tumores cerebrales", dice Tarry Chen Shen, estudiante de doctorado en NC State y autor principal del estudio. "En el pasado esto era bastante dificultoso ya que el cráneo distorsiona el campo acústico del ultrasonido".

"Estos metamateriales podrían usarse también en entornos industriales", dice el Dr. Yun Jing, profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial de la NC State, también autor principal del artículo. "Por ejemplo, sería permitiría utilizar el ultrasonido para detectar grietas por debajo de la ‘piel’ de metal de las alas de un avión."

Las imágenes por ultrasonido funcionan mediante la emisión de ondas acústicas de alta frecuencia. Cuando esas ondas rebotan en un objeto, regresan al equipo de ultrasonido, que las traduce en una imagen.

Sin embargo, algunos materiales, como el hueso o el metal, tienen características físicas que bloquean o distorsionan las ondas acústicas de ultrasonido. Estos materiales se denominan capas aberrantes.

Los investigadores abordaron este problema diseñando unas estructuras metamateriales personalizadas que tuvieran en cuenta las propiedades acústicas de la capa aberrante y así compensarlas. Esta estructura utiliza una serie de membranas y tubos pequeños a fin de lograr las características acústicas deseadas.

Los investigadores han probado esta técnica utilizando simulaciones por ordenador y están en proceso de desarrollo y testeo de un prototipo físico.

En las simulaciones, sólo el 28 por ciento de la energía de la onda de ultrasonido iba más allá de la capa aberrante del hueso cuando la estructura metamaterial no estaba en su lugar. Pero con la nueva estructura, la simulación muestra que hasta un 88 por ciento de la energía de la onda de ultrasonido pasa a través de la capa de aberración. "En efecto, es como si la capa aberrante ni siquiera existiese", dice Jing.

La técnica se puede utilizar en imágenes de ultrasonido, así como terapéuticamente, como el uso del ultrasonido para aplicar energía a los tumores cerebrales a fin de quemarlos.


- Fuente: North Carolina State University.
- Publicación: Chen Shen, Jun Xu, Nicholas X. Fang, Yun Jing. Anisotropic Complementary Acoustic Metamaterial for Canceling out Aberrating Layers. Physical Review X, 2014; 4 (4) DOI: 10.1103/PhysRevX.4.041033 .
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Editor del blog Pedro Donaire

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