科学家们制造了微型的“七弦琴”，以确保医学成像系统的协调一致
Skoltech的研究人员已经为光声显微镜和层析成像的快速功能检查创造了一种解决方案。这些诊断设备使用无害的激光照射和超声波代替x射线来检测乳腺癌，如果在内窥镜下使用，可能还可以诊断早期皮肤癌和确定动脉粥样硬化斑块类型。
发表在ACS光子学该研究提出了第一个用于光声可视化设备在不同波长的光、所有三维和10微米分辨率下运行的快速检查系统。
光声成像是一种新型的医学诊断方法，已经获得了美国食品和药物管理局的批准乳腺癌Skoltech的研究人员甚至建议，将其应用到更广泛的领域。频闪内窥镜“基于技术。光声学的主要优点是能够调谐到特定的生物分子进行成像;避免有害辐射。
一个诊断系统光声学的使用依赖于脉冲激光和高灵敏度的超声波麦克风来窥探人体内部。激光照射组织用光的脉冲在特定感兴趣的分子(例如血红蛋白)所吸收的波长(“颜色”)。一旦一个分子接收到激光脉冲，这种多余的能量会使它稍微膨胀，然后放松下来，然后接收下一个脉冲。这导致了生物分子的反复膨胀和收缩，有效地将生物分子变成了一个扩音器膜，通过发射可被麦克风检测到的超声波来暴露它的存在。
光声显微镜和层析成像依靠光和声音。“假设你想要可视化血管网络，甚至毛细血管网络。你可以用一种特殊的麦克风来接收超声波信号红细胞，追溯他们的起源。但这意味着你必须以某种方式迫使细胞发出超声波，”该项目的两名主要研究员之一，斯科尔理工学院的德米特里·戈林教授说。
“要做到这一点，你需要用纳秒级的短激光脉冲照射细胞。激光被设定为发射某种波长或颜色的光，这种光很容易被红细胞中的血红蛋白吸收。每一个激光脉冲所传递的多余光能使电池升温变形，使其成为一种超声波通过生物组织传播，衰减极小，可以被声学传感器探测到。”
尽管FDA批准了用于早期乳腺癌诊断的光声成像系统，但迄今为止，在著名的科学期刊上还没有报道过方便、多功能和可靠的常规内部设备检查的令人满意的解决方案。
“我们提出了一种适用于临床和研究实验室中使用的光声成像硬件的测试对象，包括多光谱设备。我们的测试系统使操作人员能够快速检查设备是否在所需的模式下工作，并提供所需的灵敏度和空间分辨率，”该研究的第一作者、来自光子中心的Skoltech博士生Margarita Chetyrkina评论道。
测试样品，有点像七弦琴风格乐器它是一个由多根绳子或“弦”横跨的框架。每根绳子都是由纤维构成的单壁碳纳米管．SWCNTs是一种由管组成的材料，每个管由碳原子呈蜂窝状排列的平板组成，即石墨烯卷成圆筒。
由于也可以用两根缠绕的纤维制成一根绳子，并调整缠绕的程度，测试系统被证明能够量化光声器件的下限空间分辨率通过检查它是否可以解决扭曲的结构或将字符串可视化为一条直线。这使得校准系统适用于光声10微米分辨率的显微镜和断层摄影，其特点是穿透更深，分辨率较低，约为数百微米，或十分之一毫米。
由于在框架上有多个线，它们被拉伸到不同的高度，该系统可以用于测试所有三维成像分辨率，这是对以前报道的系统的一个重要改进。
“碳纳米管的美妙之处在于，与迄今报道的校准系统中使用的其他材料不同，它们吸收波长范围很广的光，使测试系统适用于多光谱设备，这需要同时依赖多个波长，”该研究的合著者，来自光子中心的Skoltech博士生Julijana Cvjetinovic评论道。
