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激光内窥镜探头的创造助力显微外科手术

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光声诊断的优点不仅仅是辐射安全。首先，你可以调谐到特定的生物标记物:通过改变激发声波的激光的波长，你可以选择目标分子。除此之外，超声波在生物组织中衰减相当低。这意味着，与光相比，它可以在信号消失前传播更远，从而可以更深入地观察身体。

研究人员离用于显微外科手术的光声内窥镜探头又近了一步。

“今年，美国食品和药物管理局批准了一种用于乳腺癌筛查的光声诊断系统。然而，这些设备并不打算被引入人体，所以激光器和麦克风都相当笨重，”该研究的首席研究员，斯科尔技术学院的Dmitry Gorin教授解释说。

这是一个艺术家对光声探头的印象，使用的是由类似这样的研究开发的技术。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不同波长的光下，因此它们不能静止不动，并用麦克风接收产生的振动。来源：Pavel Odinev/Skoltech

光声学的工作原理是将生物组织暴露在激光脉冲中，其波长可被一些医学上重要的分子吸收，比如血红蛋白或胶原蛋白，甚至水。每一次脉冲都会加热被称为生物标记的分子，导致膨胀，然后在下一个脉冲到来之前收缩。这种周期性振荡有效地将标记物变成微型扬声器，通过发射超声波来显示它们的位置，这种超声波可以被非常敏感的麦克风接收。

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根据研究人员的说法，现在他们知道了信号读取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采集实际的超声波来证明设备可以工作。

为此，研究人员正在精心设计一套最初由英国同事提出的方案。该探头由传输激光脉冲的光纤制成，并在其尖端携带一层薄膜，充当微型麦克风。有两种激光:第一种激光产生的脉冲应该到达探针的尖端，自由地穿过细胞膜，并激发生物标记物。一旦它发出声波，声波就会被薄膜捕捉到，然后另一束激光从薄膜上读出信号。

Skoltech研究人员介绍的另一个新特性是使用空心微结构波导:光纤的中心有一个沿其整个长度运行的空气腔。使用这种光纤的好处是它可以传输中红外范围内的光。这可以用于靶向其他生物标志物:碳水化合物、脂类和蛋白质，包括那些需要区分相对无害的动脉粥样硬化斑块和那些需要医疗注意的斑块的生物标志物。

文章来源：《中华显微外科杂志》网址: http://www.zhxwwkzzbjb.cn/zonghexinwen/2022/0927/611.html