一种测量肌肉损伤的微创工具

一种微创的光纤技术，可准确测量生物肌肉组织的被动拉伸和抽搐收缩可能有一天可以是痛苦的肌肉活组织检查的替代，用于诊断和治疗各种运动障碍，研究人员2月28日报告生物物理期刊。在一小部分的毫秒内，该工具测量成千上万的肉体组织的长度 - 肌肉组织的收缩单位 - 使得可以快速识别问题并为患者制定个性化的治疗计划。

“这种方法使得能够测量以前无法获得的肌肉通过深入了解电信技术的进步来实现性质肌肉结构芝加哥康复研究所的生理学家、资深作者理查德·利伯(Richard Lieber)说。“这种生物工程的创新将允许对人体肌肉功能和病理进行新的研究，并允许对肌肉治疗的疗效进行测试。”他的团队已经申请了这项技术的专利。

肌肉损伤在许多疾病中都很常见，包括中风、外伤性脑损伤、脊髓损伤、帕金森氏症和脑瘫。目前，诊断神经肌肉问题的黄金标准包括临床检查或疼痛，有时不可能的肌肉活检。表征人体肌肉健康的最直接和分辨率最高的方法是测量肌节的运动，肌节负责生成肌肉的力量。

虽然有一些工具可以测量患者的肌节长度，但它们不适合用于常见的肌肉健康临床评估。例如，激光衍射需要手术，损伤组织，不兼容的运动。同时，微内窥镜不能在大量肌肉组织中同时快速、实时、高分辨率的样本收集。

为了解决这些缺点，利国及其合作者最近开发了一种称为共振反射光谱（RRS）的技术。这是它的工作原理：激光源通过非常薄的（1/4毫米）光纤探针不断扫过并照亮肌肉，该探针直接插入肌肉腹部并与SARCOMERS平行定位。相同的光学探针从肌肉收集反射光，然后使用这些数据来计算SARCAMERE长度。

在这项新研究中，研究人员首次将这种方法应用于活体肌肉组织。他们证明了RSS可以同时采集4200个跨越毫米的肌瘤肌肉组织在十分之一毫秒内，捕捉到兔被动拉伸和电刺激下小腿肌肉抽搐收缩时肌节长度的纳米级变化。理论上，该技术可以完全三维重建肌节蛋白，用于研究肌肉疾病。

“我们的发现展示了一种新的方法来测量蛋白质尺度的相互作用肌肉运动,”利说。“据我们所知，这种方法获得的样本大小、分辨率，以及与人类运动的兼容性，是目前或拟议的其他技术无法比拟的。”

为了使该工具适用于常规临床使用，Lieber和他的合作者目前正在解决技术上的挑战，例如开发一种新的光源和光探针，他们也将致力于使该方法更经济实惠。“我们计划在人类运动和运动障碍的基础和临床研究中使用这项技术，”利伯说。“我们希望这些新实验能让我们更好地理解和维护人体肌肉健康。”