激光超声扫描仪旨在取代乳房x光检查来发现乳腺癌

对于40岁以上的女性来说，乳房x光检查是必要的，但每隔一两年就要忍受一次。这项技术虽然对降低乳腺癌死亡率很有价值，但并不理想，因为它使患者暴露在x射线辐射下，并且需要在钢板之间痛苦地挤压乳房。底片使乳房变平，这样x射线就能更容易地穿过乳房，产生清晰的图像。

早期检测已被证明可以提高乳腺癌的存活率，但由于乳房x光检查带来的不适，许多女性避免尽可能频繁地进行乳房x光检查。2013年的一项研究发现，多达一半不做乳房x光检查的女性将疼痛列为原因。

乳房x光检查也有问题，比如年轻女性的乳房，因为它们“放射成像致密”，或者对x光有点不透明。乳房x光检查往往会过度诊断，导致大约一半的女性在一生中的某个时候接受了假阳性诊断。

加州理工学院的研究人员表示，他们已经开发出了更好的东西:一种激光声波扫描仪，通过向乳房照射光脉冲，可以在短短15秒内发现肿瘤。这种被称为光声计算机断层扫描(PACT)的扫描系统是由加州理工学院医学工程和电子工程布伦教授王立宏的实验室开发的。

PACT的工作原理是将近红外激光脉冲照射到乳腺组织。激光通过乳房扩散，被患者红细胞中携带氧气的血红蛋白分子吸收，使分子产生超声振动。这些振动在组织中传播，并被乳房皮肤周围的512个微型超声波传感器所捕捉。来自这些传感器的数据被用来合成乳房内部结构的图像，这一过程与超声波成像类似，但要精确得多。PACT可以在4厘米深的地方清晰地观察到小到1 / 4毫米的结构。Wang说，乳房x线照片不能提供与PACT图像中详细程度的软组织对比。

由于目前使用的波长的激光被血红蛋白强烈吸收，PACT可以构建主要显示血红蛋白的图像血管存在于被扫描组织中的。这对发现癌症很有用，因为许多肿瘤都有自己的血管，周围环绕着密集的血管网络维管组织。这些血管为肿瘤提供大量血液，使肿瘤快速生长。

在PACT扫描过程中，患者面朝下躺在一张桌子上，桌子上有一个凹槽，里面有超声波传感器和激光器。每次将一个乳房放在凹槽中，激光从下面照射进去。由于扫描速度很快，只需15秒，因此患者在扫描时可以轻松地屏住呼吸，并且可以绘制出更清晰的图像。

“这是唯一的单次屏气技术，可以给我们提供整个乳房的高对比度、高分辨率的3d图像，”王说。

PACT扫描的速度使其优于其他成像技术。例如，磁共振成像(MRI)扫描需要45分钟。核磁共振扫描也很昂贵，有时需要造影剂注射到病人的血液中。

“例如，钆是一种常见的MRI造影剂，它并不是完全无害的，”王说。钆可能会引起恶心和呕吐，并可能在大脑中残留数年，长期影响未知。相比之下，PACT是完全安全的;血液是一种内在的造影剂，激光照射完全在安全范围内。”

在最近的一项初步研究中，研究人员使用PACT扫描了8名女性的乳房，并正确识别了存在的9种乳房肿瘤中的8种。

他说，PACT技术已经获得一家公司的许可，该公司计划将其商业化并进行大规模的临床研究。王是该公司的创始人和股东之一。

“我们的目标是制造一台梦想中的机器乳房筛查、诊断、监测和预后对患者没有任何伤害，”他说。“我们希望它快速、无痛、安全、廉价。”

王说，未来的研究可能会集中在使用PACT对身体其他部位进行成像。例如，它可以使医务人员能够评估糖尿病患者四肢血管组织的健康状况。糖尿病会损害血管，如果诊断和治疗不当，会导致组织死亡，尤其是足部组织。PACT还能够区分含氧血和无氧血;王说，这可以进一步提高该设备发现肿瘤的能力，因为癌症组织需要高氧，会脱氧血快过健康组织。