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光可借助超聲波在生物組織深處聚焦

發(fā)布時間:2012-06-29 作者: 來源: 瀏覽:665483

      據物理學家組織(zhī)網6月27日(北京時間)報道,做(zuò)個如超聲波般簡單的檢查就能診斷(duàn)癌症,不開刀也能進行手術?美國加州理工學院的工程師開發出一種技術,能有效地(dì)將光線聚焦在生物組織內,從而有望實現(xiàn)這(zhè)些設想。

      此前,光線隻能聚(jù)焦約1毫米深,而研究團隊現在能將聚焦深度提升至2.5毫米。隨著未來光電硬件的(de)改進,光線的(de)聚焦深(shēn)度有望在數年(nián)內提升(shēng)至10厘(lí)米。科(kē)學家稱,通過提升光的功率,在組織深處可生成緊(jǐn)密的激光聚焦區域,有希望借此製成使皮膚免(miǎn)受傷(shāng)害的激光手術(shù)刀。相關研究報告發表在6月26日出版的《自然(rán)?通訊》上。

      一般來說,生物組織都是(shì)不透明的,會分散光線,因此想要獲得有關器官內部細(xì)胞或(huò)分子的圖像,就需要將光束聚焦在組織之上。為實現這點,科研人員利用了高頻(pín)振動超聲波的兩(liǎng)個屬性:一(yī)是高頻聲波不會被組織所分散;第二,超聲振動與光發生相互作(zuò)用時,可(kě)以輕(qīng)微地改變光的頻率(lǜ),即產生所謂的聲(shēng)光效應,光的顏色(sè)也會產生微弱變化。

      在實驗中,研究團隊將超聲波聚焦於組織樣本內部一個很小的區域內,隨後將光照(zhào)射在樣本上,使光發生散射。由(yóu)於聲光效應(yīng),所有穿過該(gāi)區(qū)域的(de)散射光都會略微改變顏色,因此科學家可挑出顏色發生變(biàn)化的光並將其記錄(lù)在全息幹板上。隻要移動超聲波的聚焦區域,就能隨(suí)之控製光的(de)聚焦區(qū)域。

      研究團隊隨(suí)後展示(shì)了新方法如何被用(yòng)於熒光成像:他們將帶(dài)有“CIT”熒光圖案的凝膠塊嵌入組織樣本,並通過(guò)聚焦的光束掃描樣本(běn)。聚焦(jiāo)的光會擊中並激發(fā)熒光圖樣,從(cóng)而使發(fā)光(guāng)的“CIT”字母從組織內部放射出來。同(tóng)樣,他們還利(lì)用這一技術為被熒光染料(liào)所標記出的腫瘤拍攝了圖像,就(jiù)像例行的超聲波過程一樣,這為非侵入式診斷(duàn)奠定了基(jī)礎。

      另外,新技術(shù)還可與光動力學療法結合(hé)以治療癌症。在(zài)這個過程中,含有光敏、抗癌(ái)化(huà)合物(wù)的藥物將(jiāng)被(bèi)注入病患體內。癌細(xì)胞會優先吸收這些化合物,因此其可在得到光線照射時殺死癌細胞。由於光很容易發生散射,目前這種療法僅被用於組織的表麵,而新技術的進展能夠支持醫生觸及組織內部更深的癌(ái)細胞,從而達(dá)到(dào)更好的治療效果(guǒ)。(記者張巍巍(wēi))

    總編輯圈點:

      光成像和超聲成像現在已廣泛應用,卻各有利弊。然而,通過利用兩者結合產(chǎn)生的聲光效應,解決了光成像的(de)深度和超聲成像的精度等問題,做到了揚長避短,有望成為一種低成本(běn)、高對比度和高分辨率(lǜ)的深(shēn)層組織無損醫學成像方法。盡管聲光成像技術從理論到工程設計都趨於成熟,但卻(què)一直受製於無法找到(dào)穩定且穿透力強的激光源。因(yīn)此,這項研究中光線聚焦深度(dù)的增(zēng)加,確實是一種可喜且關鍵的進步,我們也對未(wèi)來光(guāng)電硬件(jiàn)的改進充滿期待。


 

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