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    最近，美國(guó)密歇根大學(xué)工程人員開(kāi)發(fā)出一種改良的醫(yī)用超聲波，用涂有碳納米管層和彈性材料的透鏡將光轉(zhuǎn)換為聲波，能將高壓聲波聚焦到極精微的點(diǎn)上，分離一個(gè)細(xì)胞。研究人員認(rèn)為，它有望帶來(lái)一種隱形無(wú)創(chuàng)手術(shù)刀。相關(guān)論文發(fā)表在最近出版的《自然·科學(xué)報(bào)告》上。

    論文作者之一、該校電力工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)、大分子科學(xué)與工程教授郭杰（音譯）介紹，目前的超聲波技術(shù)遠(yuǎn)不止觀察子宮，還可用來(lái)粉碎腎結(jié)石、切割前列腺腫瘤等。其原理主要是把聲波緊密聚在一起，以產(chǎn)生足夠熱量。但目前的聲波發(fā)生技術(shù)還相對(duì)落后。

    一位參與研究的博士生說(shuō)：“強(qiáng)聚焦超聲波技術(shù)的一個(gè)主要缺點(diǎn)是焦斑過(guò)大，達(dá)到毫米級(jí)，幾厘米的也很常見(jiàn)。所以在一些高精度手術(shù)中，很難定位組織目標(biāo)，比如在瞄準(zhǔn)極細(xì)的毛細(xì)血管、極薄組織層和細(xì)胞結(jié)構(gòu)時(shí)就無(wú)能為力。而我們把聚焦精度提高了100倍。”

    研究小組能將高倍放大聲波聚焦到75×400微米。他們開(kāi)發(fā)的新系統(tǒng)結(jié)合了3項(xiàng)功能：將光波轉(zhuǎn)換為聲波；聚焦聲波到一個(gè)微小點(diǎn)；放大聲波。為制造這種超精細(xì)聲波，他們利用聲學(xué)轉(zhuǎn)換方法，通過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)的透鏡將光從激光脈沖的形式轉(zhuǎn)換為高倍放大聲波。透鏡上涂了一層碳納米管和一層叫做聚二甲硅氧烷的彈性材料，碳納米管層能吸收光波產(chǎn)生熱，而彈性層吸熱后會(huì)迅速熱膨脹，從而大大增強(qiáng)了聲波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)聲波放大。

    由此產(chǎn)生的聲波頻率是人耳聽(tīng)到的聲波頻率的1萬(wàn)倍，它通過(guò)壓力來(lái)爆破或切割，而不是用熱。這種波進(jìn)入身體組織會(huì)產(chǎn)生震蕩波和微泡，對(duì)目標(biāo)施加壓力，瞄準(zhǔn)微小的癌瘤、動(dòng)脈斑塊，或向單個(gè)細(xì)胞遞送藥物，還可用于整容手術(shù)。在實(shí)驗(yàn)中，研究人員演示了這種微超聲波手術(shù)能精確分離一個(gè)卵巢癌細(xì)胞，還能在1分鐘內(nèi)將人造腎結(jié)石爆出一個(gè)不到150微米的小洞。

    郭杰推測(cè)說(shuō)，由于光束聚焦極為精細(xì)，能避免碰到神經(jīng)纖維，所以病人在手術(shù)時(shí)可能不會(huì)感到疼痛。“我們相信，它有望作為一種隱形的無(wú)創(chuàng)手術(shù)刀。實(shí)際上沒(méi)什么東西進(jìn)入體內(nèi)，而只是一束超聲波。但把它聚焦到極其緊密后，就能割開(kāi)一個(gè)細(xì)胞。”