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光声成像是近年来发展起来的一种无损医学成像方法，它结合了纯光学成像的高对比度特性和纯超声成像的高穿透深度特性，可以提供高分辨率和高对比度的组织成像。

光声技术的原理是当一束光照射到生物组织上以后,生物组织吸收光能量而产生热膨胀,伴随着热膨胀会产生超声波,吸收光能量的多少决定了产生的超声波的强度。于是不同的组织就会产生不同强度的超声波,可以用来区分正常组织和病变组织。正是由于这一特点,光声技术在医学中有着广泛的应用前景。光声技术的最大优点就是试样不用经过预处理就直接可以进行光声信号相位与幅度的测量,不仅操作简单而且能够保持生物试样的自然形态,可以进行活体检测。光声技术的应用非常广泛,其中以医学中的应用最为重要。

光声体层成像的最大优点就是高分辨率和高对比度 ,特别是当组织的不同部分吸收系数和散射系数差别很大的时候 ,就能够取得更理想的效果。特别是组织中的血红蛋白的吸收特性和散射特性都很好 ,所以光声成像对血管的成像效果特别好 ,无论是对血管系统疾病的直接诊断 ,还是对血管周围的病变组织进行成像 ,都有很好的效果。

美国Endra公司研发的小动物光声成像系统具备纳摩尔级的灵敏度以及280um的高分辨率，可探测表皮20mm以下的光声信号。并可用于小动物分子成像的定量分析。同时它结合了近红外探测技术，增强了光的吸收信号，进而增加了图片对比度，使实验结果更清晰，更精确。

脑成像

利用光声成像技术进行脑成像研究是医学成像技术的研究热点之一。由于脑组织的光学吸收与血氧消耗以及脑生理状态等密切相关, 光声成像可用于研究脑组织结构和脑功能。通过监控脑血氧的动力学变化, 可以得到脑神经系统的动态信息和功能特征信息, 在神经生理学和神经病理学中具有重要的应用前景。目前，常用的脑成像技术包括功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，FMRI)、正电子发射断层扫描技术（Positron Emission Tomography，PET）和单光子发射计算机断层成像(Single Photon Emission Computed Tomography，SPECT)。与上述三种技术相比，光声技术用于脑成像不仅具有无损伤、成本较低的优点，而且还可获得氧化型和还原型血红蛋白的分布特性，提供更加完整的脑部血氧含量水平的分布图像，可以在完全无损伤的情况下对脑的高级功能活动进行观察分析并提供高分辨率和高对比度的脑组织光声图像。

Wang等应用光声成像技术清晰地探测到活体小鼠脑血管的分布及颅内小脑、海马、侧室等结构, 并得到了脑实质病损的得到了清晰成像; 同时还通过刺激老鼠胡须得到了该大脑皮层中枢的脑血管血流动力学改变的图像。上图所示即为老鼠胡须刺激前（a）后(b)大脑皮层中枢的脑血管血流动力学改变。

血氧含量测定

近红外光在生物组织上有较深的穿透能力;而作为光吸收增强剂的外源染料吲哚菁绿注射到血液系统后则增加了血管对光的选择性吸收,从而增强了血管光声信号的强度.吲哚菁绿(indocyanine green , ICG) ,又称靛青绿,是FDA认证的光吸收对照增强的红外感光染料. ICG静脉注入体内后,迅速和血红蛋白结合,随血循环迅速分布于全身血管内. 由于ICG与血红蛋白结合率高,又具有不被肝外组织吸收的特点,因而成为一种高效的血管标记染料,已被广泛应用于血管造影研究及肿瘤检测。

由于ICG的浓度和其光吸收值呈现线性相关，因此由它标记的血红蛋白浓度也可由光吸收值通过换算而得出。左图所示的就是同一样品的血红蛋白浓度和光吸收值的比例关系。右图为在一系列近红外光谱激发下的不同样品的血氧饱和度的测定。

肿瘤血管成像

光声成像技术可以为肿瘤早期检测提供高对比度高分辨率的图像, 还可对肿瘤的治疗过程以及疗效进行监测。肿瘤的快速生长离不开丰富的血管系统，研究表明肿瘤与血管新生有着密不可分的联系。检测血管的生成情况可为抗血管生成药物的研制，肿瘤治病机制的研究，以及肿瘤模型的建立等提供检测手段。

图3是异型移植肿瘤的小鼠体内肿瘤血管系统成像，从不同的角度可以清晰的看出血管直径的变化，血管扭曲，潜在的血流库，血管分流等。

2007 年Xiang 等利用光声技术监测肿瘤光动力治疗过程血管的损伤情况, 如图4 所示为引导肿瘤治疗以及加强对治疗效果的检测。在肿瘤的光动力治疗中血管损伤是肿瘤治疗的一条重要途径。可以利用高分辨率的光声图像观测肿瘤治疗过程血管的损伤情况。利用光声信号峰峰值的改变可以定量反映血管管径的收缩情况。这一结果为肿瘤治疗过程的监控提供了可靠的手段。

结构成像

光声成像技术可以实现类似超声成像技术达到的深层组织成像; 另一方面, 光声成像技术以组织的光学吸收系数为基础, 所以又能得到高对比度成像, 同时又避免了纯光学成像中光学散射的影响。在无损伤前提下，对小动物进行活体成像，图5即为endra 光声成像系统36秒扫描后的到的小鼠脏器图，可以清晰的分辨肝，脾，肾及脊椎。

总之，Endra小动物光声成像系统是一种新型的无损伤活体成像模式，它同时具备光学成像的高对比度特性和超声成像的高穿透深度特性，可以提供高分辨率和高对比度的组织成像。Endra 成像系统既可以实现内源性结构成像，也可以在对比增强剂辅助下得到对比度更高的图像。它可以应用于肿瘤生物学，脑神经生物学等各研究领域，为您的研究提供更可靠更全面的实验数据。