皮膚組織中的水太多或太少可能是各種健康問題的跡象，例如水腫。圖片來源：斯科爾科沃科技學(xué)院

Skoltech和德克薩斯大學(xué)醫(yī)學(xué)分校（美國(guó)）的研究人員展示了光聲技術(shù)如何用于監(jiān)測(cè)皮膚水分含量，該技術(shù)有望用于諸如組織創(chuàng)傷管理和美容方面的醫(yī)學(xué)應(yīng)用。概述這些結(jié)果的論文發(fā)表在“生物光子學(xué)雜志”上。

（由液體積聚引起的膨脹）或脫水，也可能會(huì)影響外觀。目前，電氣，機(jī)械和光譜學(xué)方法可用于監(jiān)測(cè)組織中的水分含量，但尚無(wú)準(zhǔn)確而無(wú)創(chuàng)的技術(shù)能為潛在的臨床應(yīng)用提供高分辨率和顯著的探測(cè)深度。

Skoltech光子學(xué)和量子材料中心的Sergei Perkov和他的同事決定測(cè)試是否可以將光聲方法用于此目的。在光聲監(jiān)測(cè)中，用脈沖光照射組織，這會(huì)導(dǎo)致吸收該光的目標(biāo)物發(fā)生熱彈性膨脹，并且可以在超聲信號(hào)中檢測(cè)到該目標(biāo)物。在以前的研究中，已證明光聲光譜法可以檢測(cè)血紅蛋白，黑色素和水，因此研究小組決定確定這種方法是否可用于組織模型和體內(nèi)真實(shí)皮膚。

“ OA技術(shù)對(duì)于臨床應(yīng)用是安全的，因?yàn)樾盘?hào)檢測(cè)所需的生物組織吸收的能量相對(duì)較小。相對(duì)于其他光學(xué)方法，OA技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于我們只需要在一個(gè)方向上傳遞激光能量-到達(dá)吸收體，然后我們檢測(cè)到生成的超聲信號(hào)，該信號(hào)在生物組織中衰減不大，而為了使用光學(xué)方法檢測(cè)該信號(hào)，光束必須傳播到吸收體，然后傳播回（或穿過整個(gè)身體部位），” Skoltech教授兼該論文的合著者Dmitry Gorin說。

研究人員用明膠和牛奶制成了兩層的“皮膚模型”，并使用水模仿了其中的一部分，以模仿表皮層下的腫脹。他們還在沒有水腫的人類手腕上測(cè)試了他們的光聲探測(cè)器。他們獲得的數(shù)據(jù)與先前發(fā)表的有關(guān)皮膚含水量的數(shù)據(jù)非常吻合，并且該團(tuán)隊(duì)能夠確定用于監(jiān)測(cè)含水量的最佳波長(zhǎng)。

接下來，該小組計(jì)劃在體內(nèi)對(duì)真實(shí)的水腫進(jìn)行類似的實(shí)驗(yàn)，并增加用于OA信號(hào)產(chǎn)生的不同波長(zhǎng)的數(shù)量，以便嘗試量化皮膚不同層中的水量。這項(xiàng)工作將與UTMB加爾維斯頓教授Rinat Esenaliev合作繼續(xù)進(jìn)行。