用激光觀察人體骨骼

英國的科學家開始致力于對一項新的激光技術進行醫院檢驗，這種技術最終可能對骨質疏松等骨骼疾病進行快速而可靠的診斷，該方法包括物理學家和化學家常用的一種新的拉曼譜儀，能夠為醫生提供人體內部骨骼的最詳細的描繪。

骨骼的強度來自兩個主要成分：礦物質(如鈣和結晶天然鹽)，以及叫做膠原蛋白的蛋白基物質，有很多疾病是與這些物質相關的，包括“骨質疏松癥”，這種疾病是由于缺乏第一種膠原蛋白造成的。

為了探測這些疾病以及監視病人對治療的反應，醫生需要用非侵害性的方法觀察病人骨骼的內部，目前采用的兩種方法是x射線譜學和超聲波，但是這兩種方法都很難觀察到膠原蛋白，許多骨骼疾病都探測不出來。

近年來，提出了一種新的能夠探測礦物質含量和膠原蛋白的方法，拉曼譜學依據的原理是當光與物質相互作用時，發生非彈性散射，在典型的實驗中，一束激光照在樣品上，樣品將光子散射到略低的頻率，測量光子顏色的變化可以分析所研究的對象的化學性質。

醫學物理學家已成功地將拉曼譜學應用于研究從人體取出的組織，但是當需要觀察活體內的骨骼時，遇到了問題，來自病人表層的拉曼信號比來自皮膚下面的信號強得多，這些信號由于向四周散射而大大減弱，這些骨骼信號還因在皮膚的黑色素中產生熒光而進一步減弱。

為了解決這一問題，在英國中心激光裝置上工作的Pavel Matousek及其同事采用一種新的幾何來改進拉曼譜儀，他們通過在使用拉曼譜儀過程中，在照射與收集點之間增加一定距離，以減弱來自皮膚的信號，他們還使用環形的探測器，以確保所有的信號都被有效地探測。

這種稱作空間偏置拉曼譜學(SORS)的技術已被美國的一個獨立的小組用來測定雞的脛骨中磷酸鹽與碳酸鹽的比例，這有可能成為骨質疏松癥的一個指示計，Matousek等計劃下一步將在英國皇家國立整形外科醫院用人體對SORS技術進行檢驗，有關論文發表在Analyst(2009，134：1058－1066)上。

(樹華編譯自Physicsword News，6 July 2009)