MIT 開發新型雷射超音波技術，不需接觸皮膚即可成像
麻省理工（MIT）工程師開發了一種雷射超音波技術，利用對眼睛和皮膚安全的雷射系統，不需碰觸皮膚即可對人體內部進行遠端成像，未來或將能替代傳統超音波使用在特殊需求患者身上。
相較起 X 光、CT 斷層掃描，超音波檢查是相對簡單的探測過程，醫護人員只需要將探頭輕輕按壓在患者皮膚上，便能透過反射聲波獲得影像。但即使是這樣簡單的過程，對於嬰兒、燒傷及皮膚敏感患者來說仍無法承受，無法透過傳統超音波進行檢測。
在《光：科學與應用》（Light: Science & Applications）期刊的最新研究中，MIT 團隊介紹了他們所開發的雷射超音波技術，以及在人體上使用的第一張雷射超音波影像。
研究資深作者、MIT 醫學工程與科學研究所（IMES）首席研究科學家 Brian W. Anthony 表示，他相信團隊正處於雷射超音波的發展起點。
「想像一下，當我們可以做到所有超音波可以做的事，但同時又保持一定距離。這為你提供了一種全新的方式，查看體內器官並確定深層組織的性質，而不需與患者接觸。」
近年來，研究人員在光聲（photoacoustics）領域中探索了基於雷射的超音波技術，儘管已經能使用雷射遠程探測內部結構，但仍需要與人體直接接觸的探頭才能拾取聲波，而且只能成像淺層血管，實用價值並不高。
由於聲波能比光傳播更遠距離，團隊決定尋找另一種方法將雷射光轉換為皮膚表面聲波，好讓技術能成像更深層的人體組織狀況。
在經過研究後，團隊選擇了 1,550 奈米波長的脈衝雷射，這個波長能被水高度吸收，對眼睛和皮膚來說非常安全，透過脈衝雷射控制皮膚中水的膨脹收縮產生穩定振動，從而產生聲波在體內傳播反射。
接著研究人員再使用連續波雷射來遠程檢測反射的聲波，透過測量聲波從肌肉、脂肪和其他組織反射回來導致的皮膚表面振動，便可以獲取不同位置的數據並生成該區域的影像。
為了測試裝置的實用性，研究人員先後在明膠模具、動物組織上進行了成像測試，兩次都得到了非常好的結果，也與需接觸的超音波探頭得出的影像非常相似，這也使他們隨後獲得 MIT 人體實驗委員會的允許，得以找來健康志願者進行測試掃描。
在對數名志願者前臂掃描後，研究人員獲得了第一張完全非接觸式雷射超音波人體影像，從影像中可以看出，雷射超音波可以區分微妙的特徵，脂肪、肌肉和組織的邊界清晰可見，完全可以與需接觸的商業超音波探頭產生的影像相媲美，而且掃描過程還是與志願者保持半公尺距離下完成的。
研究人員計劃改進他們的技術，提高系統性能來解決組織中細微特徵，並提高雷射檢測器的功能，並進一步縮小雷射器的設置，如果順利，雷射超音波有一天可能成為可攜式設備，讓人們可以在家中簡單操作。
Anthony 形容，這就像是人們沿著大峽谷的邊緣走來走去，在不同位置不斷大喊的同時聽著回音，「透過反射的聲波，你就能獲得足夠數據搞懂內部物體的幾何形狀──差別只在於這一切是透過『手電筒』完成。」
（首圖來源：MIT）