Skoltech 的研究人員和他們的同事向工作中的光聲內(nèi)窺鏡探頭又邁進了一步——一種可以滑入血管并通過向動脈粥樣硬化斑塊照射激光來分析動脈粥樣硬化斑塊的設備，使它們像揚聲器膜一樣擺動，并通過超聲波簽名。這可能在機器人顯微外科手術(shù)和醫(yī)療診斷中被證明是有用的。這項研究最近發(fā)表在ACS Photonics 上。
光聲成像是一種很有前途的診斷技術(shù)，可以應用于常規(guī)乳腺癌篩查、動脈粥樣硬化斑塊或腦部病變的檢測等。與 CT 掃描不同，光聲傳感不使用 X 射線或其他有害輻射，而是依賴于可見光和聲音信號——因此名稱結(jié)合了“光學”和“聲學”。
光聲學的工作原理是將生物組織暴露于某種具有醫(yī)學意義的分子(例如血紅蛋白或膠原蛋白，甚至可能是水)吸收的波長的激光脈沖中。每個脈沖都會加熱感興趣的分子——稱為生物標志物——導致膨脹，然后在下一個脈沖到來之前的時刻收縮。這種周期性振蕩有效地將標記變成微型揚聲器，通過發(fā)射超聲波顯示它們的位置，超聲波可以被非常靈敏的麥克風拾取。
光聲診斷的優(yōu)點超越了輻射安全。首先，有能力調(diào)整到特定的生物標志物：通過改變用于激發(fā)聲波的激光波長，您可以選擇目標分子。除此之外，超聲波在生物組織中的衰減相當?shù)?。這意味著與光相比，它可以在信號減弱之前傳播得更遠，從而可以更深入地觀察身體。
“今年，美國食品和藥物管理局批準了一種用于乳腺癌篩查的光聲診斷系統(tǒng)。不過，該設備并不打算引入人體，因此激光器和麥克風都相當笨重，”該研究的首席研究員、Skoltech 的 Dmitry Gorin 教授解釋說。
“但有時激光無法穿透足夠深，所以你必須在體內(nèi)放置一個探頭，以便更仔細地觀察血管或膀胱的內(nèi)部，例如。這將有助于檢查動脈粥樣硬化斑塊，甚至可能對它們進行顯微手術(shù)。探針必須非常薄，理想情況下應該沒有任何電線，”研究人員補充道。
為此，研究人員正在精心設計最初由他們的英國同事提出的設置。該探頭由傳輸激光脈沖的光纖制成，并在其尖端帶有一個薄膜作為微型麥克風。有兩種激光：第一個的脈沖應該到達探針的尖端，自由穿過膜，并激發(fā)生物標志物。一旦它發(fā)出聲波，它們就會被薄膜接收到，然后第二個激光從薄膜中讀出信號。
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