光声传感器测量活组织中的水分

皮肤组织中的水太多或太少可能是各种健康问题的迹象，例如水肿。图片来源：斯科尔科沃科技学院

Skoltech和德克萨斯大学医学分校（美国）的研究人员展示了光声技术如何用于监测皮肤水分含量，该技术有望用于诸如组织创伤管理和美容方面的医学应用。概述这些结果的论文发表在“生物光子学杂志”上。

（由液体积聚引起的膨胀）或脱水，也可能会影响外观。目前，电气，机械和光谱学方法可用于监测组织中的水分含量，但尚无准确而无创的技术能为潜在的临床应用提供高分辨率和显着的探测深度。

Skoltech光子学和量子材料中心的Sergei Perkov和他的同事决定测试是否可以将光声方法用于此目的。在光声监测中，用脉冲光照射组织，这会导致吸收该光的目标物发生热弹性膨胀，并且可以在超声信号中检测到该目标物。在以前的研究中，已证明光声光谱法可以检测血红蛋白，黑色素和水，因此研究小组决定确定这种方法是否可用于组织模型和体内真实皮肤。

“ OA技术对于临床应用是安全的，因为信号检测所需的生物组织吸收的能量相对较小。相对于其他光学方法，OA技术的优势在于我们只需要在一个方向上传递激光能量-到达吸收体，然后我们检测到生成的超声信号，该信号在生物组织中衰减不大，而为了使用光学方法检测该信号，光束必须传播到吸收体，然后传播回（或穿过整个身体部位），” Skoltech教授兼该论文的合著者Dmitry Gorin说。

研究人员用明胶和牛奶制成了两层的“皮肤模型”，并使用水模仿了其中的一部分，以模仿表皮层下的肿胀。他们还在没有水肿的人类手腕上测试了他们的光声探测器。他们获得的数据与先前发表的有关皮肤含水量的数据非常吻合，并且该团队能够确定用于监测含水量的最佳波长。

接下来，该小组计划在体内对真实的水肿进行类似的实验，并增加用于OA信号产生的不同波长的数量，以便尝试量化皮肤不同层中的水量。这项工作将与UTMB加尔维斯顿教授Rinat Esenaliev合作继续进行。

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