研究人员产生了人类的第一幅激光超声图像

对于大多数人来说，获取超声波是一个相对容易的过程：当技术人员将探头轻轻地按在患者皮肤上时，探头产生的声波会​​穿过皮肤传播，从肌肉，脂肪和其他软组织反射回来，然后反射回去。探测头，探测并转换波成下面的图像。

常规超声不会像X射线和CT扫描仪那样使患者暴露于有害辐射下，并且通常是无创的。但这确实需要与患者的身体接触，因此，在临床医生可能希望对不能很好耐受探针的患者成像的情况下(例如婴儿，烧伤受害者或其他皮肤敏感的患者)可能会受到限制。此外，超声探头的接触引起显着的图像可变性，这是现代超声成像中的主要挑战。

现在，麻省理工学院的工程师提出了一种替代常规超声的方法，该超声不需要接触人体即可看到患者体内。新的激光超声技术利用对眼睛和皮肤安全的激光系统，对人的内部进行远程成像。当在患者的皮肤上训练时，一束激光会远程产生声波，并通过人体反弹。第二台激光器远程检测反射波，然后研究人员将其转换为类似于常规超声的图像。

在《自然》杂志今天在《光：科学与应用》杂志上发表的一篇论文中，研究小组报告了在人类中产生第一批激光超声图像的过程。研究人员扫描了几位志愿者的前臂，观察到了常见的组织特征，例如肌肉，脂肪和骨骼，这些特征在皮肤以下约6厘米处发生。这些图像可与传统超声媲美，是使用聚焦在半米外志愿者身上的远程激光产生的。

麻省理工学院机械工程系和医学工程与科学研究所(IMES)的首席研究科学家Brian W. Anthony说：“我们正处于激光超声的起步阶段。” 。“想象一下，我们已经达到了超声波现在可以做的所有事情的程度，但是要保持一定距离。这为您提供了一种全新的方式，可以查看体内的器官并确定深层组织的性质，而无需与患者接触。”

安东尼在论文的共同作者是麻省理工学院的博士后，张博士(Shawn Zhang)，最近的博士研究生乔纳森·芬克(Jonathan Fincke)，以及麻省理工学院林肯实验室的Charles Wynn，Matthew Johnson和Robert Haupt。

大喊大叫的峡谷-带手电筒

近年来，研究人员在称为光声的领域中探索了基于激光的超声激发方法。与其直接将声波发送到体内，不如说是发送以特定波长调谐的脉冲激光形式的光，该光穿透皮肤并被血管吸收。

血管迅速膨胀和放松-由激光脉冲立即加热，然后由人体迅速冷却回到其原始大小-再次被另一个光脉冲击中。产生的机械振动会产生回传的声波，在声波中可以通过放置在皮肤上的换能器检测到该声波，并将其转换为光声图像。

尽管光声技术使用激光远程探测内部结构，但该技术仍然需要与人体直接接触的探测器才能拾取声波。而且，光在消失之前只能进入皮肤很短的距离。结果，其他研究人员已经使用光声技术在皮肤下面对血管成像，但没有更深。

由于声波比光传播到体内的距离更大，Zhang，Anthony和他们的同事正在寻找一种方法，可以将激光束的光转换为皮肤表面的声波，以便在体内成像更深。

根据他们的研究，该团队选择了1,550纳米激光器，该波长被水高度吸收(并且对眼睛和皮肤安全，并具有较大的安全裕度)。由于皮肤基本上是由水组成的，因此研究小组认为皮肤应该有效吸收这种光，并因此而变热并扩张。当其振荡回到其正常状态时，皮肤本身应产生通过身体传播的声波。

研究人员使用一种激光装置测试了这个想法，该装置使用一个波长为1,550纳米的脉冲激光来产生声波，并使用第二个连续激光调谐到相同的波长以远程检测反射的声波。第二个激光器是灵敏的运动检测器，可测量声波从肌肉，脂肪和其他组织反射回来而引起的皮肤表面振动。反射的声波产生的皮肤表面运动会引起激光频率的变化，可以测量出该变化。通过机械扫描人体上的激光，科学家可以获取不同位置的数据并生成该区域的图像。