光可借助超聲波在生物組織深處治療癌癥
2012-07-02
做個如超聲波般簡單的檢查就能診斷癌癥，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，能有效地將光線聚焦在生物組織內，從而有望實現這些設想。
此前，光線只能聚焦約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改進，光線的聚焦深度有望在數年內提升至10厘米。科學家稱，通過提升光的功率，在組織深處可生成緊密的激光聚焦區域，有希望借此制成使皮膚免受傷害的激光手術刀。相關研究報告發表在6月26日出版的《自然通訊》上。
一般來說，生物組織都是不透明的，會分散光線，因此想要獲得有關器官內部細胞或分子的圖像，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振動超聲波的兩個屬性：一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用時，可以輕微地改變光的頻率，即產生所謂的聲光效應，光的顏色也會產生微弱變化。
在實驗中，研究團隊將超聲波聚焦于組織樣本內部一個很小的區域內，隨后將光照射在樣本上，使光發生散射。由于聲光效應，所有穿過該區域的散射光都會略微改變顏色，因此科學家可挑出顏色發生變化的光并將其記錄在全息干板上。只要移動超聲波的聚焦區域，就能隨之控制光的聚焦區域。
研究團隊隨后展示了新方法如何被用于熒光成像：他們將帶有“CIT”熒光圖案的凝膠塊嵌入組織樣本，并通過聚焦的光束掃描樣本。聚焦的光會擊中并激發熒光圖樣，從而使發光的“CIT”字母從組織內部放射出來。同樣，他們還利用這一技術為被所標記出的腫瘤拍攝了圖像，就像例行的超聲波過程一樣，這為非侵入式診斷奠定了基礎。
另外，新技術還可與光動力學療法結合以治療癌癥。在這個過程中，含有光敏、抗癌化合物的藥物將被注入病患體內。癌細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。由于光很容易發生散射，目前這種療法僅被用于組織的表面，而新技術的進展能夠支持醫生觸及組織內部更深的癌細胞，從而達到更好的治療效果。
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生的聲光效應，解決了光成像的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、高對比度和高分辨率的深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于成熟，但卻一直受制于無法找到穩定且穿透力強的激光源。因此，這項研究中光線聚焦深度的增加，確實是一種可喜且關鍵的進步，我們也對未來光電硬件的改進充滿期待。
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