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一種新興的成像模式—光聲多模態成像

更新時間:2023-11-02      點擊次數:389

光聲效應

光聲成像(Photoacoustic Imaging,PAI)是一種新興的成像模態。當激光照射組織時,由于生物組織對光波的散射作用,光波不能有效聚焦,但電磁波能量可以有效地進入到組織內部。生物組織內的光吸收體(血紅蛋白、黑色素等)吸收電磁波能量并轉換為熱能,吸收體的熱脹冷縮發出聲信號,再經過高靈敏度的檢測器接收聲波信號,通過信號處理和重構,形成反映組織內部結構和功能的光聲圖像。

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光聲顯微成像與光學顯微成像對比

由于組織會對光產生散射,光無法穿透到深層組織,一般光學顯微成像的深度在100um內,其特點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傳播的不同聲學特性進行成像,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)突破傳統光學的衍射極限,成像深度更深達6mm;在更深的成像深度,還是維持光學的高分辨率,精度達3um。能有效填補光學成像深度和超聲成像的缺點和空白。對于一些特殊組織,無需要造影劑即可成像,譬如血管的無創成像。

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應用方向

光聲顯微成像可以利用內源或外源對比劑來實現化學、分子和基因成像。光聲顯微成像可以在不同的波長下激發不同的對比劑,提高成像特異性。光聲顯微成像還可以測量吸收體及其微環境的多種物理、化學和功能參數,如血紅蛋白濃度、血氧飽和度、血流速度和氧代謝率等。光聲顯微成像已經被應用于多種科研方向的研究,包括血管生物學、腫瘤學、神經學、眼科學、皮膚科學、胃腸科學和心臟科學等。

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應用案例

1.腦功能成像

光聲成像的組織穿透性好,應用光聲多模態小動物成像儀,實現了對小動物活體的腦部成像的研究。

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2.腫瘤監測

應用光聲多模態小動物成像儀,實現了小鼠耳部腫瘤生長過程中滋養血管的監控。


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3.納米探針

應用光聲多模態小動物成像儀(定制波長),借助納米探針AgBr@PLGA,在近紅外二區域(NIR-II)實現對腫瘤微環境中高濃度谷胱甘肽(GSH)的動態監測。

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多模態動物活體無損成像系統

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