斯科尔科沃科学技术研究所
艺术家对光声探头的印象，该探头采用了类似研究开发的技术
探针进入血管检查动脉粥样硬化斑块的成分
该设备将组成细胞暴露在各种波长的光线下，这样它们就不能静止不动，用麦克风接收产生的振动
信用:帕维尔·奥迪涅夫/斯科尔蒂奇 Skoltech的研究人员和他们的同事已经离一个正在工作的光声内窥镜探头更近了一步——这是一种可以在血管内滑动的设备，通过向动脉粥样硬化斑块照射激光，使它们像扬声器薄膜一样摆动，并通过超声波信号泄露它们的化学成分，从而分析动脉粥样硬化斑块
这在自动化显微外科手术和医学诊断中证明是有用的
这项研究最近发表在ACS光子学杂志上
光声成像是一种很有前途的诊断技术，可应用于常规乳腺癌筛查、动脉粥样硬化斑块或脑部病变的检测等
与CT扫描不同，光声传感不使用x光或其他有害辐射，而是依靠可见光和声音信号——因此得名，它结合了“光学”和“声学”
" 光声学的工作原理是将生物组织暴露在激光脉冲下，激光脉冲的波长被一些医学上重要的分子吸收，比如血红蛋白、胶原蛋白，甚至可能是水
每一次脉冲都会加热感兴趣的分子——称为生物标志物——导致膨胀，然后在下一次脉冲到来之前的瞬间收缩
这种周期性振荡有效地将标记变成微型扬声器，通过发射超声波来显示它们的位置，超声波可以被非常灵敏的麦克风接收到
光声诊断的优点不仅仅是辐射安全
首先，有能力调谐到特定的生物标记:通过改变用于激发声波的激光波长，你可以选择哪些分子是目标
除此之外，超声波在生物组织中经历相当低的衰减
这意味着与光相比，它可以在信号消失之前传播得更远，从而可以更深入地观察身体
“今年，食品药品监督管理局批准了用于乳腺癌筛查的光声诊断系统
不过，这种设备并不打算被引入人体，所以激光和麦克风都相当笨重，”这项研究的主要研究者，斯科尔蒂奇的德米特里·戈林教授解释说
“但是有时候激光穿透的深度不够，所以你必须在身体内部放置一个探头，以便更仔细地观察血管或膀胱的内部，例如
这将有助于检查动脉粥样硬化斑块，甚至可能对其进行显微手术
探测器必须非常薄，最好不要有任何电线，”研究人员补充道
为此，研究人员正在精心设计一个最初由他们的英国同事提出的装置
探头由传输激光脉冲的光纤制成，顶端带有一层薄膜作为微型麦克风
有两种激光:第一种激光的脉冲应该到达探针的尖端，自由通过膜，并激发生物标记
一旦它发出声波，它们就会被薄膜接收，第二个激光器会从薄膜上读出信号
该研究的第一作者尼基塔·凯达诺夫评论说:“把它想象成一个用光代替电的麦克风。”
“我们使用100纳米的碳纳米管薄膜作为麦克风薄膜
为了能够通过激光从膜中读出信号，我们在纳米管层上沉积了二氧化钛和二氧化硅的所谓布拉格反射镜
当反射镜随着薄膜振荡时，这就调制了激光信号，从而实现了读出
" Skoltech研究人员引入的另一个新颖特征是使用了空芯微结构波导:光纤的中心有一个沿其整个长度延伸的空气腔
使用这种光纤的好处是，它可以传输中红外范围内的光，否则无法传输
这可用于靶向额外的生物标志物:碳水化合物、脂质和蛋白质，包括区分相对无害的动脉粥样硬化斑块和需要医疗关注的斑块所需的生物标志物
这项研究让我们离光声内窥镜探头又近了一步
研究小组的发现包括激光如何加热镜子以及这如何影响其折射率的数据
该信息对于正确的信号解释至关重要
戈林说:“我们的实验还证明了用激光从振荡的镜面镀膜中读出信号。”
“然而，在我们的例子中，移动薄膜的实际上不是生物标记发出的声波，而是最初的激光脉冲，它在穿过薄膜时损失了一些能量
" 据研究人员称，现在他们知道了信号读出的工作原理以及系统固有的“背景”信号是什么，他们可以尝试从环境中拾取实际的超声波，以显示设备可以工作
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
