健康的红细胞形状很像救生圈，只是中间的凹陷比孔洞更明显。但是，生病或受损的红细胞通常会改变形状，例如，当感染引起疟疾的寄生虫时会变得肿胀。快速检测到不规则形状可能有一天会加速血液疾病、某些类型的癌症的识别，甚至告诉血库何时储存中的红细胞过了最佳期——所有这些都无需破皮或洒出一滴血。
一种名为光声学的新成像方法可能有一天会帮助梦想成真。该程序利用光和声音的力量，类似于激光诱导超声。多伦多瑞尔森大学的一个研究团队使用高频声波创建了红细胞的新型详细图像，使科学朝着未来迈进了一步。该研究结果今天发表在《生物物理学杂志》上。
使用光声学，将一滴血放在一种特殊的显微镜下，该显微镜可以拾取细胞自身产生的声音。然后，研究人员向样本发射非常集中的激光束。当血细胞吸收激光脉冲的能量时，它们会以另一种形式释放一部分能量——声波。由于血液的成分使其能够在不同的波长下以不同的方式吸收光，因此科学家可以使用光声学来计算出有关细胞形状的各种细节。“把它想象成麦克风，”该研究的作者、瑞尔森大学物理学教授兼加拿大生物医学超声应用研究主席迈克尔·科利奥斯说。“我们只是在倾听正在发生的事情。”
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问题在于，检测红细胞形状变化的程度，以表明细胞可能生病，通过这种成像尚未成为可能。
科利奥斯及其在瑞尔森大学的同事调整了一种定制的光声显微镜，以检测非常高的频率。现在，他们可以比以往任何时候都更清晰地识别红细胞的形状和大小。他们的成功为未来打开了大门，未来有一天可能会包括可以绘制细胞形状的手持式医疗扫描设备。
以前，研究人员只能使用低于 100 兆赫的频率进行光声实验，因为很难获得足够强大的传感器来处理更高的频率。从如此低的频率制成的图像没有显示太多信息，只允许研究人员看到那里有一个细胞——但仅此而已。瑞尔森团队能够使用更高频率的声波，这要归功于一种特殊的超声波传感器，它可以拾取更高的频率。这种改进使他们能够足够详细地“看到”红细胞，以便他们可以开始判断细胞的健康状况。
然而，他们仍然必须在载玻片下观察红细胞，因为声音在进入身体空腔时传播非常不可预测。例如，当孕妇进行超声波检查时，医疗专业人员会使用非常低的频率来获取胎儿的图像，因为高频波长会到达胎儿，但随后会迅速散射并被周围组织吸收，然后才能离开女性的身体。同样，在光声学中使用高频不会在身体隐蔽处存在的东西上产生详细的图像。
虽然仍有许多技术问题需要解决，但研究人员对光声学现在可用的图像的清晰度感到鼓舞。圣路易斯华盛顿大学的生物医学工程师王立宏说，下一步是考虑从血管相对容易接近的部位（如手臂）收集信息。“这将激发一些新的工作，我们可能会开始研究光声信息，以量化单个血细胞的形状。”王说。
光声学更直接的应用可能是检查医院和血库中即将输注的血液。红细胞的保质期为 42 天。“与牛奶不同，牛奶有一天真的很好，第二天你把它倒在你的麦片上，它就变酸了，血液制品从零到 42 天就开始变质，”加拿大血液服务中心负责评估新技术的副主任杰森·阿克说。尽管对血液进行了细菌、白细胞和血红蛋白污染的评估，但他表示，从未测量过血液的质量，并且血液的质量可能会因多种因素而更快或更慢地恶化。“在输血之前或向医院发放血液之前，拥有关于产品质量的工具可能很有价值。”科利奥斯已开始与加拿大血液服务中心洽谈合作研究，以使该技术适应于帮助评估血库中的血液。
这项工作的另一个长期应用可能是在检测黑色素瘤等方面。“我对这项工作在活体检测循环肿瘤细胞方面的潜力最感到兴奋，”王说，因为这项技术可以比当前方法更快地识别癌细胞。为了使这项技术适应于做类似的事情，科学家需要进一步校准他们将使用的波长——红细胞是红色的，大多数黑色素瘤细胞携带黑色素，黑色素是黑色的，因此会以不同的方式吸收光。但是，这项突破的可能性让科学家们对更早、更少侵入性的疾病检测的更光明未来充满期待。