Ufarlig radar kan erstatte røntgen

Om noen år kan legen sjekke beinbrudd med en håndholdt radar. Undersøkelsen vil bli like ufarlig som strålingen fra et kjøleskap.

HÅNDHOLDT RADAR: Ny radarteknologi kan om noen år brukes til å sjekke alt fra
beinbrudd til lokalisering av miner. Illustrasjonsfoto: Francesco Saggio/Hanne Utigard-UiO

Noen år frem i tid blir det langt enklere å sjekke om du har brukket håndleddet eller beinet ditt. I stedet for å måtte dra til Legevakten for røntgenfotografering, kan den lokale legen sjekke bruddet med en håndholdt radar.

– Teknologien blir billig. Apparatet behøver dessuten ikke være større enn en iPhone, forteller professor i mikroelektronikk, Tor Sverre Lande på Institutt for informatikk ved Universitetet i Oslo.

Han er en av verdens fremste forskere i radarteknologi og har oppdaget hvordan en kortholdsradar, altså en radar som skal fungere over svært korte avstander, kan brukes til å forbedre medisinske undersøkelser.

– Radarteknologien vår kan bli et supplement til røntgen, ultralyd og magnetisk resonans (MR), påpeker professoren.

Radarmålinger skader ikke

– I motsetning til røntgen, har kortholdsradarer ingen bivirkninger. Strålingen vil være en hundredel til en tusendel av vanlig mobilstråling. Det er veldig lite. Strålingen blir like lite skadelig som om du står ved siden av et kjøleskap.

Ny databrikke

Frem til i dag har det ikke vært teknisk mulig å bruke radar til å ta bilder av kroppens indre.

Nyheten fra Landes forskningsgruppe er en ny type databrikke som kan gjøre det mulig å lage en kortholdsradar til medisinske anvendelser i fremtiden.

– Det er likevel for tidlig å kunne se hvor bra dette blir. Men det er allerede gjort internasjonale studier på radarmålinger av brystkreft. Det viser seg at radarbølger har forskjellige egenskaper på sykt og friskt vev.

Superrask måling

Radar har ikke en like god gjennomtrengingsevne som røntgen, men trenger lettere inn i kroppen enn ultralyd.

En radar sender en smal stråle, akkurat som lyset fra en lommelykt. Når radarsignalet treffer en gjenstand, reflekteres en liten del av strålen. Et radarsignal kan ha ulike frekvensområder. Jo lavere frekvensen er, desto lengre blir bølgelengden. Da blir bildeoppløsningen dårligere. En høyoppløselig radar forutsetter derfor høye frekvenser. Dette kalles mikrobølger.

I dag fungerer radar best over lange avstander. Militæret bruker radar til å se konturene av fiendtlige fly og skip.

– Det store problemet har vært å fange opp et radarsignal som blir reflektert fra kort avstand. Det er nettopp dette vi har funnet en løsning på.

Ryggesensorer på moderne biler bruker radar. Sensorene har problemer med å måle avstander under en halv meter. Nøyaktigheten på målingen er bare noen få centimeter. Slik teknologi er ikke bra nok for medisinsk diagnostikk.

Et radarsignal beveger seg med lysets hastighet, det vil si 300 000 kilometer i sekundet. Den nye løsningen til Institutt for informatikk er så kjapp at den kan måle avstanden som en radarbølge tilbakelegger på halvannet pikosekund. Et pikosekund er en tusendels nanosekund, eller for å si det enda mer ufattelig: Et pikosekund er en milliontedels milliontedels sekund.

VERDENS KJAPPESTE: Malihe Zarre Dooghabadi og Tor Sverre Lande kan nå måle avstanden som en radarbølge tilbakelegger på halvannet milliontedels milliontedels sekund. Foto: Yngve Vogt/Apollon-UiO

Verdens første

– Med den nye konstruksjonsmetoden vår kan vi i praksis måle med en nøyaktighet på en millimeter. Det er unikt. Dette er verdens første databrikke som er rask nok til å
fange opp refleksjonen av radarbølger på så korte avstander.

Forklaringen er en ny databrikke med tidenes raskeste prosessering, ti ganger raskere enn i dagens pc-er.

– Dette kan bli et nytt fundament i medisinsk diagnostikk. Men vi må gjøre det klart: Dette er bare begynnelsen. Vi forsker på metodene. Vi vet ennå ikke hvordan vi skal kunne måle forskjellige ting i kroppen. Her kommer bildebehandlere, signalbehandlere og medisinere inn, forklarer Lande.

Deler av databrikken er konstruert av den iranske UiO-stipendiaten Malihe Zarre Dooghabadi.

Hun forsker på den optimale kombinasjonen av kortholdsradarer for å få den skarpeste radarstrålen. Et elektronisk system skal styre radarstrålen. Det blir ingen bevegelige deler.

Fjerne landminer

Radarforskerne har kommersialisert forskningen sin gjennom spinn-off-firmaet Novelda, som Lande var med på å grunnlegge i 2004. Nå er førsteamanuensis Dag Wisland daglig leder. Brorparten av de 17 ansatte ved Novelda er tidligere studenter ved Institutt for informatikk.

Den nyeste radaren deres på markedet har en målenøyaktighet på to millimeter.

– Nå ser vi etter viktige anvendelser for den nye radarteknologien vår. Vi snakker ikke bare om medisin. Den nye teknologien kan også brukes til å måle skader i bygninger eller se hvor armeringsjern, elektriske ledninger eller vannrør befinner seg inne i veggen.

Teknologien kan dessuten være velegnet til å fjerne landminer.

– Dagens mineryddingsteknologi er ikke god nok. Med dagens tempo i mineryddingen tar det 1100 år å fjerne alle minene i verden. Minene ligger 10 til 20 centimeter under bakken. Med nøyaktige radarmålinger skulle det være mulig å finne dem raskere.

Berøringsfrie smarttelefoner

Lande håper at teknologien havner i fremtidens smarttelefoner. Da kan du styre telefonen uten berøring ved å bevege hendene dine i løse luften.

Teknologien kan også brukes til å sjekke om noen er begravd av sneskred og til å analysere tettheten i snelag. På den måten kan man bruke radarteknologien til å forutsi faren for sneras.

Informatikerne forsker nå på å forbedre nøyaktigheten på målingene i et nyopprettet nanoelektronikklaboratorium i den nye informatikkbygningen.

– Laboratoriet, kalt PicoLab, er i verdensklasse og spesielt tilrettelagt for neste generasjons trådløse systemer, som bruker millimeterbølger, forteller Lande.

Radar:

Et radarsignal beveger seg med lysets hastighet (300 000 km i sekundet).

Radar fungerer i dag vanligvis best over lange avstander.

Den beste nøyaktigheten på dagens radarmålinger er noen centimeter.

En ny og kjappere databrikke kan øke nøyaktigheten på radarmålingen til en millimeter.

Denne databrikken kan måle avstanden som radarbølgen tilbakelegger på halvannet pikosekund. Et pikosekund er et tusendels nanosekund.

Informatikerne skal nå forbedre nøyaktigheten på radarmålingene i et nyopprettet pikolaboratorium.

Emneord: Matematikk og naturvitenskap, Informasjons- og kommunikasjonsvitenskap, Simulering, visualisering, signalbehandling, bildeanalyse, Teknologi, Elektrotekniske fag, Elektronikk Av Yngve Vogt
Publisert 1. feb. 2012 11:40
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

Ikke UiO- eller Feide-bruker?
Opprett en WebID-bruker for å kommentere