一種新興的成像模式—光聲多模態(tài)成像

光聲效應(yīng)

光聲成像（Photoacoustic Imaging，PAI）是一種新興的成像模態(tài)。當(dāng)激光照射組織時(shí)，由于生物組織對(duì)光波的散射作用，光波不能有效聚焦，但電磁波能量可以有效地進(jìn)入到組織內(nèi)部。生物組織內(nèi)的光吸收體（血紅蛋白、黑色素等）吸收電磁波能量并轉(zhuǎn)換為熱能，吸收體的熱脹冷縮發(fā)出聲信號(hào)，再經(jīng)過高靈敏度的檢測(cè)器接收聲波信號(hào)，通過信號(hào)處理和重構(gòu)，形成反映組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能的光聲圖像。

光聲顯微成像與光學(xué)顯微成像對(duì)比

由于組織會(huì)對(duì)光產(chǎn)生散射，光無法穿透到深層組織，一般光學(xué)顯微成像的深度在100um內(nèi)，其特點(diǎn)是可以獲得高分辨率圖像。

超聲成像是利用超聲波在人體組織內(nèi)傳播的不同聲學(xué)特性進(jìn)行成像，可獲得更深的成像深度，但分辨率較低。

光聲顯微成像（Photoacoustic microscop，PAM）突破傳統(tǒng)光學(xué)的衍射極限，成像深度更深達(dá)6mm；在更深的成像深度，還是維持光學(xué)的高分辨率，精度達(dá)3um。能有效填補(bǔ)光學(xué)成像深度和超聲成像的缺點(diǎn)和空白。對(duì)于一些特殊組織，無需要造影劑即可成像，譬如血管的無創(chuàng)成像。

應(yīng)用方向

光聲顯微成像可以利用內(nèi)源或外源對(duì)比劑來實(shí)現(xiàn)化學(xué)、分子和基因成像。光聲顯微成像可以在不同的波長(zhǎng)下激發(fā)不同的對(duì)比劑，提高成像特異性。光聲顯微成像還可以測(cè)量吸收體及其微環(huán)境的多種物理、化學(xué)和功能參數(shù)，如血紅蛋白濃度、血氧飽和度、血流速度和氧代謝率等。光聲顯微成像已經(jīng)被應(yīng)用于多種科研方向的研究，包括血管生物學(xué)、腫瘤學(xué)、神經(jīng)學(xué)、眼科學(xué)、皮膚科學(xué)、胃腸科學(xué)和心臟科學(xué)等。

應(yīng)用案例

1.腦功能成像

光聲成像的組織穿透性好，應(yīng)用光聲多模態(tài)小動(dòng)物成像儀，實(shí)現(xiàn)了對(duì)小動(dòng)物活體的腦部成像的研究。

2.腫瘤監(jiān)測(cè)

應(yīng)用光聲多模態(tài)小動(dòng)物成像儀，實(shí)現(xiàn)了小鼠耳部腫瘤生長(zhǎng)過程中滋養(yǎng)血管的監(jiān)控。

應(yīng)用光聲多模態(tài)小動(dòng)物成像儀（定制波長(zhǎng)），借助納米探針AgBr@PLGA，在近紅外二區(qū)域（NIR-II）實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤微環(huán)境中高濃度谷胱甘肽（GSH）的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

多模態(tài)動(dòng)物活體無損成像系統(tǒng)