新型激光超聲成像生成的人體組織圖像

麻省理工學(xué)院的研究人員揭示了通過新型激光超聲成像技術(shù)生成的人體組織的第一批圖像。與傳統(tǒng)超聲不同，新技術(shù)不需要與人體皮膚接觸，從而極大地擴大了臨床環(huán)境中醫(yī)生的使用范圍

常規(guī)超聲是臨床醫(yī)生目前使用的最便宜、最簡單的成像方法之一。與X射線或 CT 掃描不同，超聲波不涉及有害輻射，并且與 PET 或 MRI 掃描不同，不需要大型昂貴的機器。當(dāng)然，超聲波確實有許多限制，從成像過程中需要大量的身體接觸到成像結(jié)果的可變性。

麻省理工學(xué)院的一組研究人員已經(jīng)有效地證明了一種新的涉及激光的非接觸超聲方法。開發(fā)新方法的挑戰(zhàn)是想出一種使用激光產(chǎn)生聲波的方法。傳統(tǒng)的超聲波使用聲波穿透人體并從不同的組織反彈回來。當(dāng)然，光無法像聲音那樣深入人體。

這種新方法已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，波長為 1550 納米的脈沖激光在擊中人體皮膚時會產(chǎn)生聲波。跟蹤相同波長的第二激光可以隨后檢測反射的聲波并生成與常規(guī)超聲波相似的圖像。

這項新研究的資深作者 Brian Anthony 解釋說：“這就像我們一邊沿著墻走，一邊在不同的地方傾聽；或不斷地對著大峽谷大喊大叫。然后你將得到足夠的數(shù)據(jù)，讓你弄清楚聲波在其中反彈的所有物體的幾何形狀?！?/p>

在這項新研究中，研究人員證明了這種新穎的激光超聲技術(shù)的成功開發(fā)，從對類似于人皮膚的明膠模具的初步測試到切除的動物組織。該研究最終展示了該方法在人類志愿者中的功效，展示了人類前臂的第一批非接觸式激光超聲圖像。

在這一點上，該方法無法以與傳統(tǒng)超聲技術(shù)相同的分辨率提供圖像，但是研究人員認(rèn)為這只是第一個跨越的發(fā)展里程碑。該系統(tǒng)可以潛在地進(jìn)行改進(jìn)，以提供更精細(xì)的組織細(xì)節(jié)。

Anthony 表示：“我們正處于激光超聲技術(shù)的起步階段。想象一下，我們已經(jīng)達(dá)到了超聲波現(xiàn)在可以做的所有事情的地步，但要保持一定距離。這為您提供了一種全新的方式來查看體內(nèi)器官并確定深層組織的性質(zhì)，而無需與患者接觸?！?/p>

正是這種無需物理接觸即可輕松生成便宜而詳細(xì)的圖像的能力，使這種激光超聲技術(shù)變得很有前途。除了消除可能因獨立的操作員差異而引起的不一致性外，非接觸式方法還可以對大量無法進(jìn)行傳統(tǒng)超聲檢查的患者進(jìn)行成像。這包括嬰兒、燒傷受害者或外科手術(shù)后的患者，根本無法將探頭壓在皮膚上。

這將消除對超聲操作員的需要并實現(xiàn)了流程的自動化，還允許使用新的便攜式篩查設(shè)備。這提出了未來的方案，可為患者提供家庭篩查和維持原本需要經(jīng)常進(jìn)行臨床就診的疾病。

Anthony 表示：“我可以想象一個場景，您可以在家中完成此任務(wù)。早上起床時，我可以獲得甲狀腺或動脈的圖像，并且可以在體內(nèi)進(jìn)行體內(nèi)生理成像。您可以想象將其部署在周圍環(huán)境中以了解您的內(nèi)部狀態(tài)?！?/p>

這項新研究發(fā)表在《自然》子刊《光：科學(xué)與應(yīng)用》上。