中国科技网讯 据物理学家组织网12月20日（北京时间）报道，最近，美国密歇根大学工程人员开发出一种改良的医用超声波，用涂有碳纳米管层和弹性材料的透镜将光转换为声波，能将高压声波聚焦到极精微的点上，分离一个细胞。研究人员认为，它有望带来一种隐形无创手术刀。相关论文发表在最近出版的《自然·科学报告》上。 论文作者之一、该校电力工程与计算机科学、大分子科学与工程教授郭杰（音译）介绍，目前的超声波技术远不止观察子宫，还可用来粉碎肾结石、切割前列腺肿瘤等。其原理主要是把声波紧密聚在一起，以产生足够热量。但目前的声波发生技术还相对落后。 一位参与研究的博士生说：“强聚焦超声波技术的一个主要缺点是焦斑过大，达到毫米级，几厘米的也很常见。所以在一些高精度手术中，很难定位组织目标，比如在瞄准极细的毛细血管、极薄组织层和细胞结构时就无能为力。而我们把聚焦精度提高了100倍。” 研究小组能将高倍放大声波聚焦到75×400微米。他们开发的新系统结合了3项功能：将光波转换为声波；聚焦声波到一个微小点；放大声波。为制造这种超精细声波，他们利用声学转换方法，通过专门设计的透镜将光从激光脉冲的形式转换为高倍放大声波。透镜上涂了一层碳纳米管和一层叫做聚二甲硅氧烷的弹性材料，碳纳米管层能吸收光波产生热，而弹性层吸热后会迅速热膨胀，从而大大增强了声波信号，实现声波放大。 由此产生的声波频率是人耳听到的声波频率的1万倍，它通过压力来爆破或切割，而不是用热。这种波进入身体组织会产生震荡波和微泡，对目标施加压力，瞄准微小的癌瘤、动脉斑块，或向单个细胞递送药物，还可用于整容手术。在实验中，研究人员演示了这种微超声波手术能精确分离一个卵巢癌细胞，还能在1分钟内将人造肾结石爆出一个不到150微米的小洞。 郭杰推测说，由于光束聚焦极为精细，能避免碰到神经纤维，所以病人在手术时可能不会感到疼痛。“我们相信，它有望作为一种隐形的无创手术刀。实际上没什么东西进入体内，而只是一束超声波。但把它聚焦到极其紧密后，就能割开一个细胞。”（记者 常丽君） 总编辑圈点： “隐形手术刀”家族有望再添新成员。无论是利用30条伽马射线从不同位置旋转聚焦在一起摧毁病变组织的“伽马刀”，还是通过细如发丝的电极丝进行高质精细微创性修复治疗的“利普刀”，都不负“隐形手术刀”的美誉——基本做到了无创伤、无痛苦。而随着超精声波束的加入，其精细程度更是可以惊人地做到割开一个细胞，有望极大提升“隐形手术刀”的能量等级，让手术变得更加简单易行，且安全高效。 |
