近日，俄羅斯莫斯科skoltech大學的研究人員在動脈硬塊檢測研發上取得了新的成果。他們(men) 使用的是一種稱為(wei) “光聲內(nei) 窺鏡”（Optoacoustic Endoscopy）的探頭設備，可以滑入血管並通過將激光照射在動脈粥樣硬化斑塊上使它們(men) 像揚聲器膜一樣振動，以獲得動脈粥樣硬化斑塊的準確分析。

這種檢測方法將導致斑塊以超聲波的特征泄露其化學成分。如果這種方法取得臨(lin) 床試驗認可，將大大提升機器人顯微外科手術的成功率和醫療診斷的效率。

與(yu) CT掃描不同，光聲成像不使用X射線或其他對身體(ti) 有害的輻射方法。相反，它依賴於(yu) 可見光和聲音信號。光聲技術將生物組織暴露於(yu) 激光脈衝(chong) 的環境下。某些分子（例如血紅蛋白或膠原蛋白）會(hui) 主動吸收激光脈衝(chong) 的波長被，同時每個(ge) 脈衝(chong) 也會(hui) 加熱這些靶向分子（或生物標誌物），在下一個(ge) 脈衝(chong) 到來之前的瞬間引起膨脹然後收縮。

生物標誌物（Biomarker）是指一種可客觀檢測和評價(jia) 的特性，可作為(wei) 正常生物學過程、病理過程或治療幹預藥理學反應的指示因子，作為(wei) 個(ge) 體(ti) 化醫療的“關(guan) 鍵詞”之一，尋找和發現有價(jia) 值的生物標誌物已經成為(wei) 當前醫學領域的研究熱點。

■藝術家對光聲探頭的概念描繪。探頭進入血管以檢查動脈粥樣硬化斑塊的成分。該設備將組成細胞暴露在各種激光波長下，並用麥克風拾取由此產(chan) 生的振動（來源：Pavel Odinev/Skoltech） 

周期性振蕩有效地將標記變成微型揚聲器，再通過發射超聲波來顯示它們(men) 的位置，超聲波可以被靈敏的麥克風拾取。在安全性上，光聲診斷的優(you) 勢超越了輻射檢測。另外，該技術還能通過改變激光波長來靶向生物標誌物。超聲波在生物組織中的衰減相當低，這意味著與(yu) 光相比，它可以在信號減弱之前傳(chuan) 播更遠的距離，從(cong) 而可以更深入地觀察身體(ti) 組織。

該研究的首席研究員、Skoltech大學光子科學與(yu) 工程中心的教授Dmitry Gorin表示，現有的光聲診斷係統體(ti) 積過於(yu) 龐大，無法引入人體(ti) 。“有時激光無法穿透得足夠深，所以必須在體(ti) 內(nei) 放置一個(ge) 探頭以便更仔細地觀察血管或膀胱的內(nei) 部，”Dmitry Gorin說，“新技術將有助於(yu) 提高動脈粥樣硬化斑塊的檢測速度，甚至可能對它們(men) 進行顯微手術。探頭必須非常薄，理想情況下應該沒有任何電線。”

為(wei) 此，研究人員正在製定最初由他們(men) 在英格蘭(lan) 的一組同事提出的設置。所討論的探頭由傳(chuan) 輸激光脈衝(chong) 並帶有薄膜的光纖製成。薄膜在其尖端被當作微型麥克風。在該係統中，一個(ge) 激光脈衝(chong) 到達探頭尖端後穿過薄膜並激發特定分子。一旦生物標誌物發出聲波就會(hui) 被薄膜吸收，然後第二個(ge) 激光脈衝(chong) 再從(cong) 薄膜上讀取信號。

“我們(men) 使用了100納米的碳納米管薄膜作為(wei) 麥克風薄膜。為(wei) 了通過激光從(cong) 膜上讀取信號，我們(men) 在納米管層上沉積了二氧化鈦和二氧化矽布拉格鏡，”該研究的第一作者Nikita Kaydanov 說，“當鏡子與(yu) 膜一起振蕩時會(hui) 調製激光信號，從(cong) 而實現讀取數據。”

Skoltech大學的研究人員還采用了一種空心微結構波導，這種光纖的中心有一個(ge) 沿其整個(ge) 長度延伸的空氣腔。使用這種光纖的好處在於(yu) 它能夠傳(chuan) 輸原本無法獲得的中紅外範圍內(nei) 的光。這有助於(yu) 靶向其他生物標誌物，例如碳水化合物、脂質和蛋白質，包括區分相對無害的動脈粥樣硬化斑塊和需要醫療護理的動脈粥樣硬化斑塊所需的生物標誌物。

在這項研究中，該團隊還獲得了有關(guan) 激光如何加熱係統中的反射鏡組件以及如何影響折射率的寶貴數據。“實驗證明了使用激光脈衝(chong) 從(cong) 振蕩的鏡麵塗層膜上讀出信號的可行性，”Dmitry Gorin說，“然而在我們(men) 的案例中，生物標誌物發出聲波並不是薄膜移動的原因，而是由激光脈衝(chong) 在穿過薄膜時損失的初始能量所造成的。”

據研究人員稱，了解信號讀出的工作原理和係統固有的“背景”信號將使他們(men) 能夠嚐試從(cong) 環境中獲取實際的超聲波，以表明該探頭設備可以正常工作。