开发带有512个传感器的光声成像系统 简化了医学成像进程

　　光声成像是一种通过使用激光和超声波检查生物材料的技术，由于它能够显示从器官、血管到肿瘤的所有信息，因此在医学上有许多潜在的应用。

　　加州理工学院的王力宏（Lihong Wang）是该领域的先驱，他们开发了光声成像的变体，可以显示器官的实时运动，开发人体内部部位的三维（3D）图像，甚至可以将癌细胞与健康细胞区分开。

　　现在，医学工程和电气工程学教授Wang 通过遍历继电器（PATER）进一步发展了先进的光声成像技术，即所谓的光声地形图，旨在简化此类成像所需的设备。

　　为了解释遍历继电器（PATER），需要先介绍光声成像。光声成像的工作原理是将激光脉冲发送到要检查的组织中，当光照射到组织中的分子时，激光脉冲使分子振动，从而产生穿过组织传播的超声波，直到分子被一种称为换能器的传感器拾取，该传感器被压在组织表面上。由换能器检测到的信号由计算机处理，以创建组织内部结构的图像。虽然该系统可以工作，但是为了产生清晰的图像，需要多个传感器。

　　Wang说：“该技术的一次迭代使用了512个传感器，所有这些传感器都需要一次压在组织上。表面上的每个点都必须被一系列换能器覆盖，而这是一种昂贵的建设，我们正在考虑如何使我们的系统更便宜、更耐磨，因为很难使阵列紧凑到足以磨损。使系统更便宜、更紧凑意味着要使用更少的传感器，但这将使收集足够的数据来显影图像变得困难。”

　　现在，Wang和他的研究团队找到了一种解决方法：即所谓的遍历继电器（PATER）。

　　在计算中，有两种主要的数据传输方式：串行和并行。在串行传输中，数据通过一个通信通道以单个流的形式发送；在并行传输中，使用多个通信通道同时发送几个数据。两种通讯方式大致类似于商店中收银机的使用方式。串行通信就像拥有一个收银机，每个人都在同一行，看到同一位出纳员；并行通信就像有多个收银机，每个收银机都有一行。

　　Wang设计的具有512个传感器的系统类似于具有许多收银机的商店，所有传感器都同时工作，每个传感器都接收有关激光脉冲产生的超声波振动的部分数据。由于来自系统的超声波振动会在短时间内发生，因此如果使用单个传感器尝试在短时间内收集所有数据，则该传感器将不堪重负，那就是遍历继电器的所在。

　　正如Wang所描述的，遍历继电器是一种声音可以回荡的腔室。当超声波振动通过遍历继电器时，它们会及时伸展。回到收银机的比喻，就好像让另一名员工协助单个收银员，告诉顾客在商店里走几圈，直到收银员准备好看到他们，这样收银员就不会不知所措。

　　Wang介绍，遍历继电器（PATER）系统的第一个版本能够生成2-D图像，但还不能像他的其他一些光声系统那样生成3-D图像。他补充说，该系统成熟后，除了对组织和身体结构进行成像外，还可用于其他医疗目的。如果我们使用葡萄糖吸收的光的波长，我们可能会用它来感测糖尿病患者的葡萄糖水平。或许我们可以做血脂检测，如果我们调整这些分子的系统，我们就能感觉到各种各样的化学物质。

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