科学家时尚小“七弦琴”以确保医疗成像系统一致

Skoltech研究人员创建了一个解决方案的快速光声显微镜和层析x射线摄影机的功能检查。这些诊断设备使用无害的激光辐照和超声波代替x射线检测乳腺癌,可能诊断早期皮肤癌和识别动脉粥样硬化斑块类型,如果使用内窥镜。

发表在ACS光子学研究介绍了光声可视化的首先表达系统检查设备运行在不同波长的光,在所有三个维度,10-micrometer决议。

光声成像是一种新型的医学诊断已经获得美国食品和药物管理局的批准乳腺癌筛查和更广泛的应用潜力,Skoltech研究甚至表明血管”频闪内窥镜“基于这种技术。光声的主要优点是能够调整到具体的生物分子成像;和避免有害辐射。

一个诊断系统利用光声依赖于脉冲激光和超声波麦克风窥视身体高度敏感。激光照射组织的光脉冲波长(颜色)所吸收的特定分子的兴趣的例子中,血红蛋白。一旦一个分子拿起激光脉冲,这个多余的能量使其略有扩大,放松,然后接收下一个脉冲。这导致重复扩张和收缩,从而有效地将生物分子转变成一个喇叭膜背叛它的存在通过发射超声波被麦克风。

光声显微镜成像和层析x射线摄影机依靠光线和声音。“假设你想想象血管网络,甚至毛细管网。你可以通过使用一种特殊的麦克风拾取超声信号传播红细胞,跟踪他们的起源。但这就意味着你必须迫使细胞发出超声波,”项目的两个主要调查人员之一,Skoltech德米特里•Gorin教授说。

“要做到这一点,你用短激光脉冲照射细胞在纳秒范围内。激光发射波长的光,或颜色,这是容易被红细胞中的血红蛋白吸收。多余的光能量由每个激光脉冲导致细胞热变形,把它变成的来源超声波传播通过生物组织与最小衰减和被声学传感器。”

尽管FDA批准的光声成像系统对早期乳腺癌的诊断,没有满意的解决方案用于日常内部设备检查方便,多才多艺,和可靠的迄今为止发表在科学期刊的名声。

“我们提出了一个测试对象适合光声成像硬件在诊所和研究实验室使用,包括多光谱设备。我们的测试系统允许操作员快速检查设备是否在所需的工作模式和提供所需的灵敏度和空间分辨率,”该研究的第一作者,Skoltech博士生玛格丽塔Chetyrkina光子学中心,发表评论。

测试样本,这有点类似于lyre-style乐器与多个连线,是一个框架,或者“字符串”,横跨。每个绳是一个纤维制成的单壁碳纳米管。SWCNTs管组成的材料,每个平板组成的碳原子的蜂窝安排,graphene-rolled缸。

自也可以使一个字符串从两个扭曲的纤维和调优的扭曲程度,测试系统被证明能够量化一个光声装置的下限空间分辨率通过检查是否能解决扭曲的结构或将可视化字符串为一条直线。这使得校准系统适用于双方光声显微镜与10-micrometer分辨率层析x射线摄影机,深层渗透和低分辨率大约数百微米,或者趋近一毫米。

因为有多个绳索在框架上,横跨在不同高度,该系统可用于测试在所有三维成像分辨率,以前是一个重要的改进报告系统。

“碳纳米管的美是与其他材料用于校准系统报道,到目前为止,他们在广泛的波长吸收光线,使测试系统适用于多光谱设备,这依赖于多个波长,”这项研究的合作者,Skoltech博士生Julijana Cvjetinovic光子学中心,发表评论。