为生物医学组织诊断设计的光声传感仪器

印度理工学院（Indian Institutes of Technology）开发出用于生物医学组织诊断的光声传感仪器。

在生物医学领域，对准确、高效的诊断工具的追求不断发展。光声（Photoacoustic，PA）传感就是其中一项颇具前景的创新技术。

目前，光声传感已成为一种可行的成像方式，在许多临床应用中得到证明，具有良好的结果。与传统方法不同，光声传感提供了一种非侵入性的方法来探测生物组织，但该技术在广泛的临床应用中仍然受到一些限制，部分原因是激光源体积大且昂贵。

在《生物医学光学杂志（Journal of Biomedical Optics）》最近发表的一项研究中，印度理工学院印多尔校区的研究人员公布了一项重大进展：开发出一种专为生物医学组织诊断而设计的紧凑且经济高效的光声传感仪器。这项概念验证研究采用低成本二极管激光器。它代表着弥合实验室研究和临床应用之间差距的关键一步。

基于低成本激光二极管的光声传感仪器原型

光声传感用于乳腺组织诊断

该研究着眼于乳腺组织的诊断，深入研究了纤维囊性变化的复杂性——这种情况经常被迫在眉睫的乳腺癌幽灵所掩盖。纤维囊性病变可表现为乳房疼痛和可触及的囊性肿块，给临床医生带来诊断挑战。此外，这些变化经常出现在肿瘤周围乳腺实质中，使诊断情况进一步复杂化。

目前的诊断方式，例如超声波和乳房X光检查术，虽然普遍采用，但往往无法提供精确诊断所需的准确性和洞察力。细针抽吸细胞学虽然是诊断程序的主要内容，但受到采样问题的阻碍，需要进一步的侵入性方法，例如空心针活检或手术干预。

该光声传感方法利用激光二极管发射激光照射生物组织，通过超声传感器接收生物组织产生的声波来揭示组织成分和密度的宝贵见解。通过分析光声传感信号的频谱，研究人员能够辨别正常和患病乳腺组织之间的不同模式。

此次新开发的仪器在一个紧凑的外壳内集成了多个激光二极管，以及一个定制的脉冲电流供应单元。此设置可确保有效的光声传感激励，以20kHz的频率生成精确的25ns脉冲。随后的数据分析涉及计算频谱以定量评估组织特性。

结果揭示了不同组织类型对应的不同光谱模式。例如，纤维囊性乳腺疾病表现出1.60MHz左右的主频率峰值，表明由于腺体和基质成分增加而导致组织密度增加。相比之下，正常乳腺组织的峰值频率较低，大约为0.26MHz，反映了其纤维脂肪成分。

此外，组织病理学检查验证了这些发现，证实了光谱响应和组织特征之间的相关性。值得注意的是，实验装置根据峰值频率、平均频率和光谱能量等定量光谱参数成功区分了各种组织类型。

该研究强调了光声传感技术的潜力——不仅可以提高诊断准确性，还可以简化病理性乳腺组织的采样过程。紧凑型光声传感仪器能够提供快速、详细的组织表征，有望彻底改变临床实践。

审核编辑：黄飞