光可借助超声波在生物组织深处聚焦

 
    本报讯（记者张巍巍）据物理学家组织网6月27日（北京时间）报道，做个如超声波般简单的检查就能诊断癌症，不开刀也能进行手术？美国加州理工学院的工程师开发出一种技术，能有效地将光线聚焦在生物组织内，从而有望实现这些设想。

    此前，光线只能聚焦约1毫米深，而研究团队现在能将聚焦深度提升至2.5毫米。随着未来光电硬件的改进，光线的聚焦深度有望在数年内提升至10厘米。科学家称，通过提升光的功率，在组织深处可生成紧密的激光聚焦区域，有希望借此制成使皮肤免受伤害的激光手术刀。相关研究报告发表在6月26日出版的《自然·通讯》上。

    一般来说，生物组织都是不透明的，会分散光线，因此想要获得有关器官内部细胞或分子的图像，就需要将光束聚焦在组织之上。为实现这点，科研人员利用了高频振动超声波的两个属性：一是高频声波不会被组织所分散；第二，超声振动与光发生相互作用时，可以轻微地改变光的频率，即产生所谓的声光效应，光的颜色也会产生微弱变化。

    在实验中，研究团队将超声波聚焦于组织样本内部一个很小的区域内，随后将光照射在样本上，使光发生散射。由于声光效应，所有穿过该区域的散射光都会略微改变颜色，因此科学家可挑出颜色发生变化的光并将其记录在全息干板上。只要移动超声波的聚焦区域，就能随之控制光的聚焦区域。

    研究团队随后展示了新方法如何被用于荧光成像：他们将带有“CIT”荧光图案的凝胶块嵌入组织样本，并通过聚焦的光束扫描样本。聚焦的光会击中并激发荧光图样，从而使发光的“CIT”字母从组织内部放射出来。同样，他们还利用这一技术为被荧光染料所标记出的肿瘤拍摄了图像，就像例行的超声波过程一样，这为非侵入式诊断奠定了基础。

    另外，新技术还可与光动力学疗法结合以治疗癌症。在这个过程中，含有光敏、抗癌化合物的药物将被注入病患体内。癌细胞会优先吸收这些化合物，因此其可在得到光线照射时杀死癌细胞。由于光很容易发生散射，目前这种疗法仅被用于组织的表面，而新技术的进展能够支持医生触及组织内部更深的癌细胞，从而达到更好的治疗效果。

    总编辑圈点：

    光成像和超声成像现在已广泛应用，却各有利弊。然而，通过利用两者结合产生的声光效应，解决了光成像的深度和超声成像的精度等问题，做到了扬长避短，有望成为一种低成本、高对比度和高分辨率的深层组织无损医学成像方法。尽管声光成像技术从理论到工程设计都趋于成熟，但却一直受制于无法找到稳定且穿透力强的激光源。因此，这项研究中光线聚焦深度的增加，确实是一种可喜且关键的进步，我们也对未来光电硬件的改进充满期待。