国家自然科学基金项目发表新技术

【字体: 时间:2008年01月03日 来源:生物通

编辑推荐:

  来自华南师范大学激光生命科学研究所,激光生命科学教育部重点实验室的研究人员发展了一种新型、高效、且对人体无损的脑组织检测方法,这项基于光声、热声技术的脑组织结构和功能的研究以昆明小白鼠为模型,证明光声、热声成像既能显示生物组织的形态结构,又能够进行组织内部异物的定位检测。与临床医学中普遍使用的检测方法相比,这种新方法不仅对人体完全无损,而且具有低成本,高精度的特点,有望发展成为新型的脑功能成像技术。这一研究成果发表在新一期的《中国科学》上。

  生物通综合:来自华南师范大学激光生命科学研究所,激光生命科学教育部重点实验室的研究人员发展了一种新型、高效、且对人体无损的脑组织检测方法,这项基于光声、热声技术的脑组织结构和功能的研究以昆明小白鼠为模型,证明光声、热声成像既能显示生物组织的形态结构,又能够进行组织内部异物的定位检测。与临床医学中普遍使用的检测方法相比,这种新方法不仅对人体完全无损,而且具有低成本,高精度的特点,有望发展成为新型的脑功能成像技术。这一研究成果发表在新一期的《中国科学》上。

领导这一研究的是华南师范大学的杨思华,这项研究获得了国家自然科学基金和广东省自然科学基金的资助。做为医学成像领域中的研究热点,更深一步的研究还在进行中。

目前临床中普遍使用的检测方式虽然各有所长,但同时也存在各自的弱点。纯光学成像(荧光成像、光学散射成像和光学相干成像等)方法,随着光穿透组织深度的增加,以及光在组织中的强散射性,使得成像的空间分辨率随深度增加迅速下降,因此很难应用于深层组织的医学研究和疾病诊断;利用超声辐照于人体的超声成像法,利用超声波在人体内传播的过程中遇到声阻抗变化的界面时发生反射,通过反射回来的回行波形成图像,但这种方法对于早期病变部位成像的对比度很低;X射线技术则是借助X射线通过人体时,各部分组织由于对X射线的吸收差异产生不同的阴影所形成的图像,但这种方法采用对人体有害的射线作为内部信息的载体,有可能导致癌变几率增加,因而这种方法的应用受到很多限制;核磁共振成像作为一种比较完善的成像检测方法,通过以不同的射频脉冲序列对组织激励后,用线圈检测技术获得组织弛豫信息与质子密度信息的成像技术,核磁共振检测法虽然也是无损的,但它的设备成本造价高、使用及维护费用昂贵,在临床中无法实现小型化。

这些常见检测方法中所存在的各种不足,对于光声、热声成像技术来说就不存在。光声、热声成像技术是分别以脉冲激光和脉冲微波作为成像激发源,根据生物组织内部光吸收差异和微波吸收差异,以超声作为信息载体的一种非电离化的新型医学成像方法。光声成像有机地结合了纯光学成像和纯超声成像的特性,用超声探测器检测超声波代替光学成像中检测散射光子,提供深层组织的高分辨率和高对比度的组织断层图像,图像的对比度可以真实地反映生物组织内部的光吸收差异特性。相对于超声成像,它能够反映声阻抗相同但光吸收特性不同的组织信息。而热声成像利用脉冲微波作为激发源,能进一步提高组织的成像深度。由于生物组织的光或微波吸收特性与生物组织结构功能和病理特征紧密相关,通过测量生物组织光吸收参数的变化和含水量差异的改变,就可以获得生物体生理状态变化的信息。

关于这种检测方法的可靠性,实验者在小白鼠脑内插入金属铜丝,之后分别用光声、热声成像和数字X光成像两种方法给小白鼠做脑部异物的检测和定位,通过两种检测结果的对比,X光图像所显示的金属铜丝的位置和形状大小与光声、热声重建图像所得到的基本一致。从而进一步证实了光声、热声成像方法用于组织异物的无损成像及定位检测的可靠性。

对于这项新的检测方法,论文的第一作者杨思华强调:“这种方法利用的是对人体无害的光或微波做为激发源,而且检测过程中无需注射相应的造影剂,从而真正达到了无损检测成像的目的”。

另外,因为光声、热声成像对不同组织成分具有选择性, 这种方法在乳腺肿瘤的早期检测领域同样前景广阔。

“因为早期肿瘤生长时需要比正常组织更多的营养成分, 所以在肿瘤实体及其周围,会随着肿瘤的发展诱导血管增生以提供养分。肿瘤组织中的血液及含水量因此会比正常组织中的高,而这正好为光声、热声成像提供了天然内源的对照。”杨思华如是解释。

遂然基于光声、热声技术的成像检测技术用于如此多的优点,在临床应用上前景广阔。但目前这种方法仍旧处于研究阶段。而且就目前的研究成果来看,如何解决非研究层面的光信号的干扰,减少这些光声信号对检测的影响,避免影响光声重建图像的质量还是未能解决的一个难题,也是能否建立稳定可靠、适用于临床的光声检测系统的关键。

附:
激光生命科学实验室

激光生命科学实验室主要研究激光与生物体的分子、细胞、组织、器官的代谢、生理生化等个体和群体各层次的相互作用现象及其机制,揭示与生命活动过程有关的物理过程、演化规律及外界条件的诱导作用。目前重点以生命活动中正常与非正常代谢的实时光子学检测技术为核心,形成一整套生物体无创伤的光子学结构和功能诊断技术,在临床医学、农业科学方面,实现对典型生物代谢过程的光子学图像直接诊断,肿瘤的早期光子学诊断,以及动植物生长状态和调控的实时光子学监测。

激光生命科学实验室2000年以来共承担在研项目20项,具体承担项目包括:国家“973”专项前期预研项目1项,国家杰出青年科学基金延续资助项目1项,国家基金面上项目2项,省基金团队项目1项,省基金重点项目1项,省基金面上项目2项,省重点科技攻关项目4项,国家教育部项目2项,省“千百十工程”人才基金1项,省教育厅项目2项,广州市科技攻关项目1项。取得了一批研究成果和获奖成果,其中获省部级科技奖励成果3项,申请发明专利13项,使用新型专利2项,鉴定成果2项,国内外公开学术刊物发表论文114篇。其中被SCI、EI等重要检索系统收录的论文有75篇。

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号