光声传感器测量活组织中的水分含量

皮肤组织中水分过多或过少可能是各种健康问题的征兆，例如水肿。来源：斯科尔科沃科学技术研究所

来自Skoltech和德克萨斯大学医学分院（美国）的研究人员展示了光声学如何用于监测皮肤含水量，该技术有望用于组织创伤管理和美容等医疗应用。概述这些结果的论文发表在《生物光子学杂志》上。

（由液体积聚引起的肿胀）或脱水，这也可能对美容产生影响。目前，电学，机械学和光谱学方法可用于监测组织中的水分含量，但没有准确且无创的技术可以提供潜在临床应用所需的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光声方法是否可以用于此目的。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的热弹性膨胀，并且可以在超声信号中检测到该目标。在以前的研究中，光声光谱已被证明可以检测血红蛋白，黑色素和水，研究小组决定找出这种方法是否可以用于组织模型和体内真实皮肤。

“OA技术对于临床应用是有效的，因为信号检测所需的生物组织吸收的能量相对较小。与其他光学方法相比，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 - 到吸收体，然后我们检测到产生的超声波信号，该信号在生物组织中衰减不大，而为了使用光学方法检测信号，光束需要传播到吸收体并返回（或通过整个身体部位），“Skoltech教授，该论文的合著者Dmitry Gorin说。

研究人员用水用明胶和牛奶构建了两层“皮肤幻影”，并用水构建了其中一些来模拟顶部“表皮”层下的肿胀。他们还在人类手腕上测试了他们的光声探测器，没有水肿。他们获得的数据与早期发表的皮肤含水量数据非常吻合，该团队能够确定用于水含量监测的波长。

接下来，该团队计划在体内对真实水肿进行类似的实验，并增加用于OA信号生成的不同波长的数量，以尝试量化皮肤不同层中的水量。这项工作将继续与UTMB Galveston教授Rinat Esenaliev合作。