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一种新兴的成像模式—光声多模态成像

更新时间:2023-11-02      点击次数:730

光声效应

光声成像(Photoacoustic Imaging,PAI)是一种新兴的成像模态。当激光照射组织时,由于生物组织对光波的散射作用,光波不能有效聚焦,但电磁波能量可以有效地进入到组织内部。生物组织内的光吸收体(血红蛋白、黑色素等)吸收电磁波能量并转换为热能,吸收体的热胀冷缩发出声信号,再经过高灵敏度的检测器接收声波信号,通过信号处理和重构,形成反映组织内部结构和功能的光声图像。

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光声显微成像与光学显微成像对比

由于组织会对光产生散射,光无法穿透到深层组织,一般光学显微成像的深度在100um内,其特点是可以获得高分辨率图像。

超声成像是利用超声波在人体组织内传播的不同声学特性进行成像,可获得更深的成像深度,但分辨率较低。

光声显微成像(Photoacoustic microscop,PAM)突破传统光学的衍射极限,成像深度更深达6mm;在更深的成像深度,还是维持光学的高分辨率,精度达3um。能有效填补光学成像深度和超声成像的缺点和空白。对于一些特殊组织,无需要造影剂即可成像,譬如血管的无创成像。

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应用方向

光声显微成像可以利用内源或外源对比剂来实现化学、分子和基因成像。光声显微成像可以在不同的波长下激发不同的对比剂,提高成像特异性。光声显微成像还可以测量吸收体及其微环境的多种物理、化学和功能参数,如血红蛋白浓度、血氧饱和度、血流速度和氧代谢率等。光声显微成像已经被应用于多种科研方向的研究,包括血管生物学、肿瘤学、神经学、眼科学、皮肤科学、胃肠科学和心脏科学等。

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应用案例

1.脑功能成像

光声成像的组织穿透性好,应用光声多模态小动物成像仪,实现了对小动物活体的脑部成像的研究。

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2.肿瘤监测

应用光声多模态小动物成像仪,实现了小鼠耳部肿瘤生长过程中滋养血管的监控。


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3.纳米探针

应用光声多模态小动物成像仪(定制波长),借助纳米探针AgBr@PLGA,在近红外二区域(NIR-II)实现对肿瘤微环境中高浓度谷胱甘肽(GSH)的动态监测。

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多模态动物活体无损成像系统

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