疟疾作为全球性的公共卫生问题，其快速、准确的诊断对于控制疫情和改善患者预后至关重要。然而，目前的疟疾诊断方法存在诸多局限性，如需要侵入性采血、检测灵敏度不足以及快速检测方法易受抗原缺失影响等。因此，开发一种非侵入性、高灵敏度且能够快速检测疟疾感染的新技术迫在眉睫。

近年来，光声成像技术的兴起为解决这一难题带来了新的希望。该技术结合了光学成像的高对比度和超声成像的深穿透能力，能够在不使用对比剂的情况下实现对生物组织内部结构和功能的实时监测。在疟疾检测领域，光声成像技术展现出了巨大的应用潜力，有望为疟疾的早期诊断和治疗效果评估提供一种全新的手段。

研究背景与技术挑战
疟疾是由疟原虫感染引起的寄生虫病，主要通过受感染的按蚊叮咬传播给人类。尽管近年来在疟疾防控方面取得了一定进展，但由于耐药性疟原虫的出现以及诊断和治疗方法的局限性，疟疾的发病率和死亡率仍然居高不下。传统的疟疾诊断方法主要包括显微镜检查、快速诊断测试（RDT）和聚合酶链反应（PCR）等。显微镜检查虽然被认为是金标准，但需要专业的技术人员和设备，且灵敏度较低；RDT操作简便，但易受疟原虫抗原缺失的影响，导致假阴性结果；PCR虽然灵敏度和特异性较高，但需要复杂的实验室条件和较长的检测时间，难以在资源有限的地区广泛应用。此外，这些方法大多需要采集血液样本，对于患者来说具有侵入性，且无法实时动态监测疟疾感染的变化。

技术创新与应用
为克服现有疟疾诊断方法的局限性，研究团队创新性地开发了一种基于光声流式细胞术设备——Cytophone。该设备利用高脉冲率激光和聚焦超声换能器阵列，通过检测疟原虫感染红细胞（iRBCs）中特有的疟原色素（Hz）的光学吸收特性，实现对疟疾感染的非侵入性检测。光声流式细胞术工作原理是：当激光脉冲照射到含有iRBCs的血管时，Hz会吸收激光能量并产生热声效应，进而生成可被超声换能器检测到的光声信号。这些信号经过处理和分析，可以确定iRBCs的存在及其数量。

与传统方法相比，光声流式细胞技术设备具有以下显著优势：一是非侵入性，无需采集血液样本，减少了患者的痛苦和感染风险；二是高灵敏度，能够检测到极低密度的iRBCs，有助于发现无症状感染和早期诊断；三是快速检测，可在短时间内完成检测，适合现场应用；四是无需对比剂或试剂，简化了操作流程，降低了成本。此外，光声流式细胞技术设备还能够同时检测多种疟原虫物种，为疟疾的精准诊断和治疗提供了有力支持。

成像实验与结果分析
安全性与适用性验证
在喀麦隆雅温得进行的临床试验中，研究人员评估Cytophone在疟疾检测中的性能和安全性。研究共纳入了38名受试者，其中包括10名用于安全性和设备优化的横断面队列，以及20名用于性能评估的纵向队列。在检测过程中未引起明显的皮肤刺激或其他不良反应，证明了其在实际应用中的安全性和可接受性。

总结与展望
Cytophone通过光声流式细胞术的创新融合，首次实现了疟疾的无创活体诊断。其核心价值体现在三个方面：诊断灵敏度提升（理论检测限达0.001%寄生虫血症）、操作流程革新（无需采血和试剂）、以及场景适应性突破（适合野外移动筛查）。临床数据证实，该技术对无症状感染和抗疟治疗监测具有独特优势。未来，随着技术的进一步优化和成本的降低，Cytophone有望在更多的医疗机构和资源有限的地区得到广泛应用，从而改善疟疾的诊断和治疗效果，降低疾病负担。然而，目前的研究也存在一些局限性，例如样本量相对较小、检测设备的便携性和易用性有待提高等。未来的研究应进一步扩大样本量，优化设备设计，提高其适应性和可及性，同时探索其在其他寄生虫病检测中的应用价值，为全球公共卫生事业做出更大的贡献。

论文信息
声明：本文仅用作学术目的。
Yadem AC, Armstrong JN, Sarimollaoglu M, Kiki Massa C, Ndifo JM, Menyaev YA, Mbe A, Richards K, Wade M, Zeng Y, Chen R, Zhou Q, Meten E, Ntone R, Tchuedji YLGN, Ullah S, Galanzha EI, Eteki L, Gonsu HK, Biris A, Suen JY, Boum Y 2nd, Zharov VP, Parikh S. Noninvasive in vivo photoacoustic detection of malaria with Cytophone in Cameroon. Nat Commun. 2024 Oct 25;15(1):9228.

DOI:10.1038/s41467-024-53243-z.