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神奇!激光也可以记录大脑活动?

近日,加州理工学院的Wang教授与南加州大学的研究人员合作,首次展示了一种利用激光和超声波使人脑成像的新技术。该技术被称为光声计算机断层扫描(PACT),可作为组织和器官成像的方法。事实上,先前版本的 PACT 技术已被证明能够对老鼠身体的内部结构进行成像。另外,PACT 还能够检测人类乳房中的肿瘤,因此该技术有可能替代X光在乳房检查中的用途。

据悉,Wang教授进一步改进了PACT,使其变得更为精确和灵敏,甚至可以检测到极细血管中的血液量以及血液中的氧合水平的微小变化。例如,当你看电影时,流向视觉皮层的血流量会增加,此时的大脑活动能够被显示血液浓度和氧合变化的设备监测到,这就是功能成像。

以往这种成像只能通过功能性磁共振成像 (fMRI) 机器进行,这些机器使用比地球磁场强10万倍的无线电波和磁场来监测血氧水平。但即使这是一项成熟的技术,也有一些缺点——一方面,它们非常昂贵,每台售价高达几百万美元;另一方面,机器产生的强磁场会拉动含铁物体而对医疗操作产生干扰。

另外,患者在MRI机器扫描过程中需要待在一个狭窄的管子里,这对于患有幽闭恐惧症的人来说可能会感到非常不适。相比之下,使用PACT要简单、便宜得多,并且患者不需要呆在机器里。

PACT操作流程如下:

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即使拥有上述优势,但Wang教授表示,PACT仍然存在需要突破的障碍——头骨。Wang教授说:“这是个糟糕的光学透镜,我们就像隔着一层波浪形的窗户去看成像。”

再者,目前患者在进行扫描之前需要将头发剃光,并把头部置于配有激光源、超声波传感器和水的位置上。在扫描过程中,水充当“介质”,以声学技术将传感器耦合到头皮表面,使它们能够有效地接收信号,换言之,水类似于当患者接受超声波检测时涂抹在皮肤上的凝胶。

无论如何,Wang教授对于这项新技术还是抱有十分乐观的态度,他接下来将专注于研究解决由头发和头骨引起的问题,并表示如果可以使用光纤在头皮上的毛囊之间传输激光脉冲,则可以避免剃光患者的头发。

如果能够找到一种方法来对抗头骨成像的失真,那么这种成像很可能成为一种比目前任何方法都更为强大的数据处理技术。相信那天将有成千上万的患者从中获益!

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