听声辨形，“摸骨”断病——光声-超声联用技术诊断骨质疏松症

来源：ScienceAAAS

听声辨形、摸骨断命、悬丝诊脉，都是武侠剧情里高人（或侠客或相师或神医）神乎其神的技艺。现实中是否也有这样的高人这样的神技我们不得而知，不过人类总是在不断拓展技术的极限来实现感观的延伸，医学上尤其如此。现代医学技术的进步，使得病患的各项指标得以量化且高效地呈现。例如，高血压患者能够实时监测血压，糖尿病患者可以实时监测血糖，慢性肺病患者可以实时监测血氧……那么对于骨质疏松症患者呢，我们是否有高效的技术手段像传说中的摸骨术那样立判其病症？他们想要知道自己的病情，是不是只能到医院去做具有一定辐射剂量的X射线检测，或者做昂贵的MRI（核磁共振）？以前可能是如此。不过随着替代技术的发展，新的更为实用和价格低廉的诊疗手段能够为骨质疏松症患者带来福音。例如量化超声检测技术能够通过测量声速和超声衰减来评判骨结构和强度，而这些参数与骨质密度高度相关。因此超声检测技术可以说已经能够与号称评判骨质密度黄金标准的Dual energy X-ray absorptiometry (DXA or DEXA)媲美。然而无论是DEXA还是量化超声检测技术都存在一个弊端，即它们不能够获得骨的微观结构信息，因此虽然它们都在临床上得到了应用，但还没有一个能够以绝对优势胜出。DEXA Scan近期，来自美国密西根大学的Xueding Wang、访问学者封婷等研究人员采取了一种新的技术思路，即利用多波长光声测量（PA）与量化超声检测(US)相结合的方式，来完整获得人体骨骼的结构和成分信息。临床研究结果表明，通过提供与骨骼健康有关的成分和微观结构信息，PA-US联用技术可以实现对骨质疏松症的准确诊断。相关成果发表在BME Frontiers上。这一技术的优势在于它在现有的超声检测系统的基础上增设了光学附件，使系统不但可以在单独的光声、超声模式下工作，还能在光声-超声混合模式下运行，如此便能够获得关于病患骨骼的完整信息。通过一项涉及10位骨骼健康的志愿者与10例已确诊为骨质减少或骨质疏松症患者的跟骨部位的初步临床研究测试，并与判断骨质疏松黄金标准的DEXA进行比对，该研究证实了光声技术可以表征与骨骼健康相关的成分和微结构信息。临床试验结果表明，该课题组研究开发的光声测量技术与现有的QUS系统结合可以实现多模态骨骼表征。 PA-US联用系统的工作模式示意图虽然目前这一研究只针对跟骨进行了临床试验，不过随着进一步的技术摸索，特别是对于光学系统参数的调控，相信在不久的将来，科学家和医师们便可以采用光声检测技术，实施对人体其他部位的骨骼结构和成分的检测。甚至可以预见，在未来某个时候，器件的小型化也许可以使骨质疏松患者像监测其他健康指标一样，实时监测到自己骨骼的健康状态。技术进步，未来可期！原文链接：https://spj.sciencemag.org/journals/bmef/2020/1081540/ Doi: https://doi.org/10.34133/2020/1081540往期推荐拨云见雾：太赫兹能否实现癌症早期诊断？虚拟染色：应用于病理诊断的深度学习图像“PS”技术About BME FrontiersBME Frontiers(《生物医学工程前沿》)是中国科学院苏州生物医学工程技术研究所(SIBET CAS)与美国科学促进会(AAAS)/Science合作出版的开放获取国际学术期刊。期刊旨在为生物医学工程这一交叉学科提供一个高效的交流平台，以推动领域内的科学家、工程师和临床医学专家及时地交流，共同促进人类健康。关注在致病机理研究和疾病预防、诊断、治疗及评估方面取得的突破性进展，包括概念、设备、材料、组织、过程和方法。致力于报道临床前的基础研究、转化医学和临床研究的成果。