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侦测炸弹技术也可用于检测肿瘤

2015-11-20 21:59 新华社 应用物理通讯 阅读 0
核心摘要: 美国研究人员在《应用物理通讯》上报告了一种基于微波和超声波的非接触式探测技术,最初用于侦测塑胶炸弹,现可检测软组织中的肿瘤。该技术利用微波脉冲加热目标,通过探测超声波识别异物,有望实现早期肿瘤检测,成本低于核磁共振和CT,且更安全。预计5至15年内投入临床应用。

以侦测炸弹为初衷的技术,如今有望用于检测肿瘤。在最新一期《应用物理通讯》上,美国研究人员报告了一种基于微波和超声波的非接触式探测方法,既能识别塑胶炸弹,也能检测软组织中的肿瘤。

该项目由美国国防部资助,最初旨在开发侦测塑胶炸弹(尤其是简易爆炸装置)的可行方式,且要求探测工具不得接触可疑物表面,以免触发爆炸。为此,斯坦福大学的研究团队利用了两项物理原理:第一,任何材料受到电磁能量(如微波)激发后,温度会升高,体积先膨胀后收缩;第二,这种胀缩会产生超声波,不同材料具有不同的超声波特征频率,可通过非接触方式测定。

领导研究的阿明·阿尔巴比安向新华社记者解释,非金属炸弹无法用常规金属探测器识别,因此他们改用“监听”超声波的方式。然而,不允许接触物体表面意味着超声波在空气中传输时衰减严重,探测效率降低。为解决这一难题,研究人员设计了一种名为“电容显微机械加工超声波换能器”的元件,能够灵敏地辨别在空气中传播的微弱超声波。

在完成炸弹侦测课题后,研究人员尝试将相同技术用于探测软组织内的异物。他们选取一块肉状材料,其中包含一块异物,用微波脉冲照射使其升温约千分之一摄氏度,然后在约30厘米外探测超声波,成功获得了异物的位置信息。

这项技术有望应用于早期肿瘤检测,因为医学研究表明,肿瘤比正常组织有更多血管以汲取养分,血管吸收热量不同于周围组织,因此肿瘤在超声波图像上会呈现为“热点”。阿尔巴比安相信,后续研究将开发出便携式检测仪器,以非接触方式检测肿瘤等病变,不仅可能更早发现病变,而且比核磁共振和CT成本更低,比X光更安全。不过,鉴于医疗器械需获得美国食品和药物管理局认证并经过人体试验,该技术投入应用预计还需5至15年。

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