学术分享
ACADEMIC SHARING
什么是光声成像？
What is photoacoustic imaging？
在探索人体奥秘的过程中，科学家们不断寻求创新的成像技术，以期更深入地理解生命的微观世界。光声成像（Photoacoustic Imaging, PAI）正是这样一项革命性的技术，它结合了光学和声学的优势，为我们打开了观察生物组织结构和功能的新窗口。
原理探秘
光声成像的基础源于1880年亚历山大·格拉汉姆·贝尔的偶然发现——光声效应。当组织受到脉冲激光照射时，其中对该波段光吸收较强的色团（如，血红蛋白、黑色素、吲哚菁绿等造影剂）会吸收部分光能并转化为热能，引起局部的温度升高（mK 量级）和微小的热弹性膨胀。这种瞬时的膨胀会产生压力波，即超声波，向周围介质传播。通过捕捉和分析这些超声波，我们可以重建出组织内部的光吸收分布图像，这就是光声成像的基本原理。
技术优势
光声成像的独特之处在于它能够同时提供高对比度和深穿透力。传统的光学成像受限于光的散射，通常只能在毫米级别的深度上获得清晰图像；而超声成像虽能深入组织内部，但对比度较低。光声成像则巧妙地结合了两者的优点，不仅能够达到厘米级别的成像深度，还能保持细胞级的分辨率，使得深层组织的精细结构和功能信息得以呈现。
应用领域
光声成像在生物医学领域的应用前景广阔。以下是几个主要应用方向：
肿瘤研究：肿瘤早期筛查、诊断，评估肿瘤的血氧水平，监测治疗反应。
心血管研究：评估血管的血流动力学状态，监测血管壁的变化，以及诊断动脉粥样硬化等疾病。
药物代谢研究：跟踪药物在体内的分布和代谢过程，评估药物疗效。
基因表达与干细胞研究：监测特定基因的表达模式，研究干细胞的行为和分化状态。
感染与炎症研究：识别感染区域，监测炎症反应的动态变化。
神经科学研究：研究脑部结构和功能，评估神经元活动。
未来展望
光声成像作为一项新兴的成像技术，经过了近二十年的发展，在理论层面已趋于成熟，并于近年开始向临床转化。随着成像速度、分辨率和深度的不断提高，以及成像设备的小型化和成本降低，光声成像有望成为临床诊断和治疗监控的重要工具。