作者:SPIE·雷娜·保留 与不同癌症相关的人类组织标本的亮场图像、LSR地图和SHG图像
信用:图6来自DOI: 10
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击穿保险
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五
050801 / SPIE 从癌症和动脉粥样硬化到神经退行性和整形外科疾病的大多数疾病都伴随着组织刚度的变化
临床医学长期以来依赖于对可疑区域的手动触诊来检测用于诊断的组织硬度
超声、核磁共振和光学相干断层扫描等成像方式也能有效测量组织硬度
激光散斑流变学(LSR)提供了一种新的非接触光学方法
LSR使用一种类似于普通激光笔的廉价激光器将激光照射到组织上，再加上一台照相机来拍摄样本中光散射粒子反射的散斑图案
哈佛医学院皮肤病学副教授西曼蒂尼·纳德卡尼(Seemantini Nadkarni)解释了激光散斑模式在沟通组织僵硬度方面的作用:“在柔软、柔顺的样本中，光散射粒子快速移动，导致散斑模式以更快的速度波动
相反，在刚性标本中，密集的纤维网络限制了这些运动，导致斑点缓慢闪烁
“通过测量斑点波动的速率，LSR能够测量组织的复杂材料特性
激光散斑流变学教程 Nadkarni和她的同事Zeinab Hajjarian最近在开放存取、同行评议的《生物医学光学杂志》(JBO)上发表了一篇教程，对组织力学中的光学方法提供了及时和丰富的视觉评论，特别关注LSR
本教程讨论了LSR平台在基础研究和临床医学应用中的各种临床应用
它是基于纳德卡尼在第九届国际研究生暑期学校，生物光子学' 19，在瑞典赫文提出的系列讲座
JBO主编布莱恩·波格是达特茅斯学院泰尔工程学院的麦克林工程科学教授，他说:“本教程结合了斑点场测量的设计和使用中实验方法的关键方面，以及对细胞、基质和生物组织特性的需求的评估
“作者回顾了体外应用和体内组织成像，然后总结了该领域的历史和发展方向
为了从生物力学角度将LSR平台扩展到人类疾病的调查和诊断，研究团队开发了各种设备，利用LSR平台在血液学、介入心脏病学和癌症研究中的应用
手掌大小的凝血传感器 调查的一个主要主题涉及使用LSR检测护理点患者的出血和血栓性疾病
该团队开发了一种手掌大小的凝血传感器，称为iCoagLab，它使用几滴血液来测量各种参数，以在几分钟内评估患者的凝血状态
纳德卡尼说:“当血液凝块太慢或太快时，就会发生凝血障碍，导致凝块非常松散或非常坚硬，从而导致出血或血栓形成。”
“通过使用LSR测量和监测凝血的硬度，我们可以识别危及生命的凝血缺陷，并可能指导出血患者的输血策略，或告知血栓性疾病患者血液稀释剂的剂量
" 绘制血管内的组织硬度 LSR还可以通过内窥镜、导管或针内的小直径光纤束进行，以评估体内的内部组织，否则传统的机械测试可能无法进行
例如，心肌梗塞是世界范围内死亡的主要原因，其发生是由于血管壁内机械性易损斑块的破裂
“我们的研究小组开发了血管内LSR导管技术，以获得整个血管壁的硬度图，并检测与心脏病发作有关的机械不稳定脂肪斑块
我们已经在人类尸体和活体动物模型的冠状动脉中测试了LSR导管技术，并且正在将该技术推向临床前和临床环境
新LSR显微镜有助于癌症研究 多年来，各种基础机械生物学研究强调了组织和疾病的微观力学方面的重要性，并呼吁使用新的工具来测量这些特性
本教程的作者还开发了一种新的LSR显微镜，能够在几十微米的长度范围内绘制组织和材料的硬度
“新的LSR显微镜方案可以在几秒钟内捕捉到几厘米组织样本的硬度分布图
相比之下，用传统的微注射技术获得类似的测量结果可能需要几个小时，”合著者哈贾里安说，他是韦尔曼光电医学中心的电子工程助理，也是哈佛医学院的皮肤病学讲师
“我们已经在微型制造的人体模型、癌症恶性肿瘤的体外模型以及从患者身上采集的肿瘤标本中展示了这项技术的独特优势
" 作者触及这些物理原理如何驱动散斑帧系列的不同处理方面的技术方面，以量化对组织性质或功能重要的机械参数
波格发现这个方案非同寻常:“特别是，作者开发处理算法和理论基础的流程图的方法提供了理解测量内容所需的基础
" 通过在竞争光学技术的更广泛的背景下介绍LSR，并对每种技术的具体属性进行比较讨论，作者服务于生物医学光学工程界的利益
根据波格的说法，“他们对所使用的竞争光学方法的剖析，如光学相干弹性成像、牵引力显微镜、动态光散射和扩散波光谱学，有助于将激光散斑流变学方法置于更好的环境中，放在工具的医疗设备中
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