血液通過我們的循環(huán)系統(tǒng)將重要的氧氣輸送到肌肉和器官。聲學(xué)工具可以在我們的血液中產(chǎn)生小氣泡，能夠響應(yīng)氧氣而變化并表示氧氣水平。
在將于 11 月 29 日至 12 月 3 日舉行的美國聲學(xué)學(xué)會(huì)第 181 屆會(huì)議期間，德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校的 Shashank Sirsi 將討論如何使用循環(huán)微氣泡來測量氧氣水平。演講“用于體內(nèi)血氧水平依賴成像的血紅蛋白微泡：大膽超越 MRI”將于 11 月 29 日星期一舉行。
微泡的直徑小于百分之一毫米，可以通過用氣體乳化脂質(zhì)或蛋白質(zhì)來制造。當(dāng)應(yīng)用超聲波時(shí)，微泡中的氣體填充會(huì)導(dǎo)致它們振蕩和振動(dòng)，從而散射能量并產(chǎn)生可被臨床超聲掃描儀檢測到的聲學(xué)響應(yīng)。它們通常用于醫(yī)學(xué)成像以提供更大的組織對(duì)比度。
血紅蛋白是賦予紅細(xì)胞標(biāo)志性顏色的蛋白質(zhì)，它會(huì)在微泡周圍形成一個(gè)穩(wěn)定的外殼。然后它繼續(xù)發(fā)揮其在血液中結(jié)合和釋放氧氣的典型作用。
Sirsi 和他的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了微泡來聲學(xué)檢測血氧水平，因?yàn)槲⑴輾?huì)因結(jié)構(gòu)性血紅蛋白響應(yīng)氧氣而發(fā)生變化。血紅蛋白殼在包圍氣泡后不斷對(duì)氧氣作出反應(yīng)，并經(jīng)過優(yōu)化以在生物體的循環(huán)中發(fā)揮作用。
“當(dāng)氧氣與血紅蛋白結(jié)合時(shí)，蛋白質(zhì)會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，從而改變機(jī)械性能，”Sirsi 說。“外殼的機(jī)械特性決定了氣泡的聲學(xué)響應(yīng)，因此我們的假設(shè)是，隨著外殼變得更硬或更有彈性，會(huì)看到不同的聲學(xué)響應(yīng)。”
初步結(jié)果顯示氧氣濃度與聲學(xué)氣泡響應(yīng)之間存在很強(qiáng)的相關(guān)性，突出了微氣泡作為氧氣傳感器的潛在用途。這種能力將對(duì)醫(yī)學(xué)和成像有很多好處，包括評(píng)估腫瘤和大腦中的缺氧區(qū)域。
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