一种新兴的成像模式—光声多模态成像

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。

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。

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。

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。

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。

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。

多模态动物活体无损成像系统