技能再次打破在人类身上初次并且安全的发生激光超声波图画

关于大多数人来说，承受超声波检查是一个相对简略的进程：当技能人员轻轻地将探头压在患者皮肤上时，探头发生的声波穿过皮肤，在肌肉、脂肪和其他软安排上反弹，然后反射回探头，探头检测到这些波并将其转换为下面的图画。传统超声波不会像X射线和CT扫描仪那样让患者暴露在有害的辐射中，并且一般对错侵入性的。但它的确需要与患者的身体触摸，因而，在临床医师或许想要幻想不能很好地耐受探头的患者。

如婴儿、烧伤患者或其他皮肤活络的患者的情况下，这或许是有限的。此外，超声探头触摸会引起显着的图画变异性，这是现代超声成像中的一个首要应战。现在，麻省理工学院的工程师们，现已提出了一种代替传统超声波的办法，它不需要与身体触摸就能看到患者的内部。这项新的激光超声技能运用一种对眼睛和皮肤安全的激光体系来长途成像人体内部。当激光照射到患者的皮肤上时，一束激光就会长途发生声波，在人体内反弹。

第二个激光器长途勘探反射波，然后研讨人员将其转换成类似于传统超声波的图画。在宣布在《天然》和《光：科学与运用》期刊上的新研讨中，研讨小组报告了在人类身上初次发生激光超声波图画（图2）。研讨人员扫描了几名志愿者的前臂，调查了常见的安排特征，如肌肉、脂肪和骨骼，低至皮肤下约6厘米。这些图画能够与传统超声波相媲美，是运用长途激光在半米外聚集于一名志愿者而发生的。

资深作者、麻省理工学院机械工程系和医学工程与科学研讨所(IMES)的首席研讨科学家布莱恩·W·安东尼说：咱们正处于激光超声技能的初步。幻想一下，咱们现在能够做超声波能做的全部，但间隔很远。这给了你一种全新的办法来检查体内器官和确认深层安排的特点，而不需要与患者触摸。近年来，研讨人员在一个被称为光声学的范畴，探究了根据激光的超声激起办法。这个主意不是直接将声波发送到人体内，而是以特定波长的脉冲激光方式发送进来，穿透皮肤并被血管吸收。

血管敏捷扩张和松懈（由激光脉冲瞬间加热，然后由身体敏捷冷却到本来的巨细）仅仅再次被另一个光脉冲击中。由此发生的机械振荡发生声波，声波向上传达，放置在皮肤上的换能器能够检测到声波，并将其转换为光声图画。尽管光声学运用激光长途勘探内部结构，但这项技能依然需要与身体直触摸摸的勘探器才干拾取声波。更重要的是，光线在褪色之前只能进入皮肤很短的间隔。因而，其他研讨人员现已运用光声学对皮肤下面的血管进行成像，但成像深度不是很深。

因为声波比光传达得更远，研讨团队寻觅了一种办法，将激光束的光在皮肤外表转化为声波，以便在身体更深的当地成像。根据研讨，研讨小组挑选了1550纳米的激光，这是一种被水高度吸收的波长（对眼睛和皮肤都是安全的，有很大的安全裕度）。因为皮肤绝大多数都是由水组成，研讨小组揣度，皮肤应该有效地吸收这种光线，并相应地加热和胀大。当它振荡回到正常状况时，皮肤自身应该会发生声波，经过身体传达。

研讨人员用激光设备测试了这一主意，运用一个设置为1550纳米的脉冲激光来发生声波，并运用第二个接连的激光，调谐到相同的波长，以长途勘探反射的声波。这第二个激光器是一个活络的运动勘探器，它丈量从肌肉、脂肪和其他安排反弹过来的声波，在皮肤外表引起振荡。反射声波发生的皮肤外表运动会引起激光频率的改变，这是能够丈量的。经过机械扫描身体上的激光，科学家能够获取不同方位的数据，并生成该区域的图画。

这就像咱们一边沿着墙走，一边在不同的当地倾听，不断地对着大峡谷大喊大叫，这能得到满足的数据，让你找出声波反弹到的一切物体几许形状。研讨人员首要运用新设备对镶嵌在明胶模具中的金属物体进行成像，这些物体与皮肤的含水量大致类似。研讨用一种商用超声波探头对同一种明胶进行成像，发现两种图画十分类似，令人振奋。接着对切除的动物安排（在这样的一种情况下是猪皮）进行成像，发现激光超声波能够区别更奇妙的特征，比方肌肉、脂肪和骨骼之间的鸿沟。

最终，研讨小组运用麻省理工学院人体试验委员会同意的方案，在人体上进行了第一次激光超声试验。在扫描了几名健康志愿者的前臂后，研讨人员发生了第一个彻底非触摸式的人体激光超声图画。脂肪、肌肉和安排鸿沟清晰可见，可与商用触摸式超声探头生成的图画相媲美。研讨人员方案改善技能，现在正在寻觅办法来进步体系的功能，以处理安排中的精密特征，一起还在寻求锻炼勘探激光器的才能。研讨人员期望将激光设备小型化，这样有朝一日激光超声波或许会被布置为便携式设备。

博科园｜研讨/来自：麻省理工学院

参阅期刊《天然》《光：科学与运用》

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