對于大多數(shù)人來說，獲取超聲波是一個相對容易的過程：當(dāng)技術(shù)人員將探頭輕輕地按在患者皮膚上時，探頭產(chǎn)生的聲波會穿過皮膚傳播，從肌肉，脂肪和其他軟組織反射回來，然后反射回去。探測頭，探測并轉(zhuǎn)換波成下面的圖像。

常規(guī)超聲不會像X射線和CT掃描儀那樣使患者暴露于有害輻射下，并且通常是無創(chuàng)的。但這確實需要與患者的身體接觸，因此，在臨床醫(yī)生可能希望對不能很好耐受探針的患者成像的情況下(例如嬰兒，燒傷受害者或其他皮膚敏感的患者)可能會受到限制。此外，超聲探頭的接觸引起顯著的圖像可變性，這是現(xiàn)代超聲成像中的主要挑戰(zhàn)。

現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院的工程師提出了一種替代常規(guī)超聲的方法，該超聲不需要接觸人體即可看到患者體內(nèi)。新的激光超聲技術(shù)利用對眼睛和皮膚安全的激光系統(tǒng)，對人的內(nèi)部進(jìn)行遠(yuǎn)程成像。當(dāng)在患者的皮膚上訓(xùn)練時，一束激光會遠(yuǎn)程產(chǎn)生聲波，并通過人體反彈。第二臺激光器遠(yuǎn)程檢測反射波，然后研究人員將其轉(zhuǎn)換為類似于常規(guī)超聲的圖像。

在《自然》雜志今天在《光：科學(xué)與應(yīng)用》雜志上發(fā)表的一篇論文中，研究小組報告了在人類中產(chǎn)生第一批激光超聲圖像的過程。研究人員掃描了幾位志愿者的前臂，觀察到了常見的組織特征，例如肌肉，脂肪和骨骼，這些特征在皮膚以下約6厘米處發(fā)生。這些圖像可與傳統(tǒng)超聲媲美，是使用聚焦在半米外志愿者身上的遠(yuǎn)程激光產(chǎn)生的。

麻省理工學(xué)院機(jī)械工程系和醫(yī)學(xué)工程與科學(xué)研究所(IMES)的首席研究科學(xué)家Brian W. Anthony說：“我們正處于激光超聲的起步階段?！??！跋胂笠幌?，我們已經(jīng)達(dá)到了超聲波現(xiàn)在可以做的所有事情的程度，但是要保持一定距離。這為您提供了一種全新的方式，可以查看體內(nèi)的器官并確定深層組織的性質(zhì)，而無需與患者接觸?！?/span>

安東尼在論文的共同作者是麻省理工學(xué)院的博士后，張博士(Shawn Zhang)，最近的博士研究生喬納森·芬克(Jonathan Fincke)，以及麻省理工學(xué)院林肯實驗室的Charles Wynn，Matthew Johnson和Robert Haupt。

大喊大叫的峽谷-帶手電筒

近年來，研究人員在稱為光聲的領(lǐng)域中探索了基于激光的超聲激發(fā)方法。與其直接將聲波發(fā)送到體內(nèi)，不如說是發(fā)送以特定波長調(diào)諧的脈沖激光形式的光，該光穿透皮膚并被血管吸收。

血管迅速膨脹和放松-由激光脈沖立即加熱，然后由人體迅速冷卻回到其原始大小-再次被另一個光脈沖擊中。產(chǎn)生的機(jī)械振動會產(chǎn)生回傳的聲波，在聲波中可以通過放置在皮膚上的換能器檢測到該聲波，并將其轉(zhuǎn)換為光聲圖像。

盡管光聲技術(shù)使用激光遠(yuǎn)程探測內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但該技術(shù)仍然需要與人體直接接觸的探測器才能拾取聲波。而且，光在消失之前只能進(jìn)入皮膚很短的距離。結(jié)果，其他研究人員已經(jīng)使用光聲技術(shù)在皮膚下面對血管成像，但沒有更深。

由于聲波比光傳播到體內(nèi)的距離更大，Zhang，Anthony和他們的同事正在尋找一種方法，可以將激光束的光轉(zhuǎn)換為皮膚表面的聲波，以便在體內(nèi)成像更深。

根據(jù)他們的研究，該團(tuán)隊選擇了1,550納米激光器，該波長被水高度吸收(并且對眼睛和皮膚安全，并具有較大的安全裕度)。由于皮膚基本上是由水組成的，因此研究小組認(rèn)為皮膚應(yīng)該有效吸收這種光，并因此而變熱并擴(kuò)張。當(dāng)其振蕩回到其正常狀態(tài)時，皮膚本身應(yīng)產(chǎn)生通過身體傳播的聲波。

研究人員使用一種激光裝置測試了這個想法，該裝置使用一個波長為1,550納米的脈沖激光來產(chǎn)生聲波，并使用第二個連續(xù)激光調(diào)諧到相同的波長以遠(yuǎn)程檢測反射的聲波。第二個激光器是靈敏的運(yùn)動檢測器，可測量聲波從肌肉，脂肪和其他組織反射回來而引起的皮膚表面振動。反射的聲波產(chǎn)生的皮膚表面運(yùn)動會引起激光頻率的變化，可以測量出該變化。通過機(jī)械掃描人體上的激光，科學(xué)家可以獲取不同位置的數(shù)據(jù)并生成該區(qū)域的圖像。