發(fā)布時間：2019-07-26 13:37

【摘要】：光聲成像技術(shù)是一種具有廣泛應(yīng)用前景的無損生物醫(yī)學(xué)成像技術(shù),其結(jié)合了純光學(xué)成像高選擇特性和純超聲成像中深穿透特性的優(yōu)點,克服了光在組織中的高散射限制,實現(xiàn)了對活體深層組織的高分辨、高對比度成像.近年,光聲成像技術(shù)得到了飛速發(fā)展,從技術(shù)層面到應(yīng)用層面都在不斷突破.文中闡述了光聲成像技術(shù)的基本原理,介紹各種光聲成像方法模式的發(fā)展現(xiàn)狀,總結(jié)光聲成像技術(shù)的優(yōu)點并展望其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景及面臨的挑戰(zhàn).
【圖文】：

像技術(shù)研究［33－35］．本文從光聲成像技術(shù)的基本原理出發(fā)，簡單介紹光聲成像的研究熱點問題，包括光聲顯微成像技術(shù)、光聲粘彈成像成像技術(shù)、光聲內(nèi)窺成像技術(shù)、光聲分子功能成像及光聲多模態(tài)成像，并展望了光聲成像技術(shù)的未來發(fā)展方向及亟待解決的問題．1光聲成像技術(shù)的原理脈沖激光照射生物組織時，位于組織體內(nèi)的吸收體吸收脈沖光能量，產(chǎn)生瞬時升溫并膨脹，產(chǎn)生超聲波．這時位于組織體表面的超聲探測器可以接收到這些外傳的超聲波，，并根據(jù)探測到的光聲信號來重建組織內(nèi)光能量吸收分布的圖像［12－15］(圖1)．該方法有機地結(jié)合了光學(xué)成像和聲學(xué)成像的特點，可提供深層組織高分辨率和高對比度的組織斷層圖像，通過光聲成像得到高分辨率和高對比度的組織圖像，從原理上避開了光散射的影響，突破了高分辨率光學(xué)成像深度“軟極限”(約1mm)，可實現(xiàn)50mm的深層活體內(nèi)組織成像．因此，光聲成像必將帶來生物醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域的一次革新．光聲成像技術(shù)引起了眾多研究者的關(guān)注，成為近年來醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域的研究熱點．光聲成像將光學(xué)成像和超聲成像的優(yōu)點結(jié)合起來，一方面，在光聲成像中用來重建圖像的信號是超聲信號，生理組織對超聲信號的散射要比對光信號的散射低2～3個數(shù)量級，因此可提供較深的成像深度和較高的空間分辨率;另一方面，相比純超聲成像，光聲圖像中不同組織間的光學(xué)對比度較高．與傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)相比，光聲成像具有如下特點:(1)光聲成像能夠?qū)崿F(xiàn)高特異性光譜組織的選擇激發(fā)，不僅可以反映組織結(jié)構(gòu)特征，更能夠?qū)崿F(xiàn)功能成像，開創(chuàng)一種有別于傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的新成像方法與技術(shù)手段．(2)光聲成像結(jié)合了光學(xué)成像和聲學(xué)成像的優(yōu)點，可突破激光共聚焦顯微成像、雙光子激發(fā)顯微成像、光學(xué)弱相干層析成像等高分辨?

2光聲成像模式目前光聲成像技術(shù)主要集中在以下幾個方面:光聲顯微成像、光聲粘彈成像、光聲內(nèi)窺成像、光聲分子功能成像及光聲多模態(tài)聯(lián)合成像技術(shù)．2．1光聲顯微成像光聲顯微成像技術(shù)是光聲成像技術(shù)的重要組成部分［21，36］，其原理圖如圖2所示．光聲顯微成像結(jié)合了純光學(xué)成像高對比度特性和純超聲成像高穿透深度特性的優(yōu)點，從原理上避開了光散射的影響，可以提供高分辨率和高對比度的組織成像．與常用的純光學(xué)高分辨顯微成像技術(shù)，如激光共聚焦顯微成像、雙光子激發(fā)顯微成像、光學(xué)干層析成像等相比，光聲顯微成像分辨率可達到微米甚至亞微米，成像深度達到1～2mm，成像深度/分辨率達到100以上．光聲顯微鏡可直接成像黑色素、血色素等人體內(nèi)源性分子，無需引進外源性染料分子或者其他造影劑．圖2光聲顯微成像系統(tǒng)［21］1Figure2Diagramofphotoacousticmicroscopy［21］12．2光聲粘彈成像生物組織的粘彈性在很大程度上依賴于組織的分子構(gòu)成以及這些分子構(gòu)成塊在宏觀、微觀上的組織形式．光聲粘彈成像作為一種新的成像方法，其成像原理圖如圖3所示［22－23］．光聲粘彈成像通過檢測光聲激發(fā)與光聲信號產(chǎn)生過程中的相位延遲來獲取有關(guān)組織的粘彈性信息進行成像，彌補了傳統(tǒng)的光聲成像不能提供組織粘彈特性的不足．生物組織粘彈特性的研究引起醫(yī)學(xué)界的廣泛關(guān)注，如正常細(xì)胞比癌細(xì)胞以及藥物作用的癌細(xì)胞的粘彈性系數(shù)均有明顯差異．光聲粘彈成像以相位作為對比度，反應(yīng)的是力學(xué)特性信息;光聲吸收成像以光聲信號幅值作為對比度，反映的是結(jié)構(gòu)形態(tài)信息．2種成像模式結(jié)合互補檢測可以提高檢測的準(zhǔn)確性和完整性，具有很大的臨床應(yīng)用前景．圖3光聲粘彈成像系統(tǒng)［23］2565Figure3Photoacousticviscoelasticimaging
【作者單位】： 華南師范大學(xué)生物光子學(xué)研究院激光生命科學(xué)研究所暨激光生命科學(xué)教育部重點實驗室;
【基金】：國家科技部重點基礎(chǔ)研究973計劃項目(2011CB910402,2010CB732602) 教育部“長江學(xué)者與創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃”項目(IRT0829)
【分類號】：R312;O426.3

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本文編號：2519584