光声成像开始走向临床
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光声成像技术在医学中的应用随着科技的不断进步,医疗领域也在不断创新。
其中,光声成像技术作为一种新兴的医疗成像方式,已经开始在医学中得到广泛应用。
本文将介绍光声成像技术的基本原理、应用形式,并重点探讨其在医学中的应用现状及前景。
一、光声成像技术的基本原理光声成像技术是一种组合了光学和声学技术的新型成像方式。
它把激光和超声波两种物理能量相结合,通过激光束在生物体内产生的热膨胀效应,来产生声波信号,并利用这些声波信号重建图像。
其原理类似于鲸鱼通过发出声波来探测周围环境的方式,能够高精度、高分辨率地成像。
二、光声成像技术的应用形式光声成像技术可以采用单元成像方式和全息成像方式两种形式进行应用。
单元成像方式采用逐点成像方式,对组织进行逐点扫描,形成逐点成像。
全息成像方式则利用像干涉术,将样品光在平面上投影后,通过运用数学技术将两组干涉图进行处理,直接形成像,成像速度相对更快。
三、光声成像技术在医学中的应用现状1、肿瘤诊断肿瘤是一种常见疾病,早期诊断和治疗至关重要。
光声成像技术可以成像血管组织细节,对肿瘤起到很大的助力。
例如,对于乳腺癌的检测,传统的乳腺红外线成像只能检测肿块的位置而无法判断其性质,而光声成像技术则能够定性肿块、测量肿块体积、判断肿块边缘活动情况等。
2、心脏疾病心脏疾病是导致死亡的主要原因之一,但传统的B超技术无法有效检测心脏的微小问题。
光声成像技术则可以通过扫描图像中的组织单元,检测到更细微的心脏问题,例如心血管疾病微血管成像和心脏芯片微结构成像。
3、神经系统疾病神经系统疾病在人们的健康中占有重要地位。
光声成像技术可以成像全脑的神经元和神经纤维,较好地展示神经组织的三维结构,对神经退行性疾病和神经功能障碍的检测预测有很大帮助。
四、光声成像技术在医学中的应用前景光声成像技术的应用前景非常广阔,未来可能会有更多的疾病能够通过光声成像技术得到更精准的诊断和治疗,例如光声成像引导的肿瘤治疗、光声成像引导的药物输送等。
光声成像技术的进展一、本文概述随着科技的不断发展,光声成像技术作为一种新兴的医学影像技术,在近年来取得了显著的进展。
本文旨在全面综述光声成像技术的最新研究成果和应用进展,探讨其在医学、生物学以及材料科学等领域中的潜在价值。
文章首先介绍了光声成像技术的基本原理和发展历程,然后重点分析了光声成像技术在提高图像分辨率、增强成像深度、拓宽应用领域等方面的最新进展。
本文还讨论了光声成像技术在面临的技术挑战和未来的发展趋势,以期为推动光声成像技术的进一步发展提供参考和借鉴。
通过本文的综述,读者可以深入了解光声成像技术的最新动态,为其在相关领域的研究和应用提供有益的启示。
二、光声成像技术原理光声成像(Photoacoustic Imaging,简称P)是一种结合光学和声学原理的混合成像技术。
其基本原理是:当短脉冲激光照射到生物组织上时,组织会吸收光能并转化为热能,导致局部组织产生瞬态热膨胀并发出超声波。
这些超声波随后被探测器捕获并转化为电信号,进而通过信号处理和图像重建算法转化为图像。
光声成像技术的关键在于其结合了光学的高对比度和声学的高穿透深度。
光学对比度来自于组织对光的吸收差异,而声学穿透深度则使得光声成像能够深入组织内部获取结构信息。
因此,光声成像技术在生物医学领域具有广泛的应用前景,特别是在癌症诊断、血管成像和神经科学研究等领域。
光声成像的过程可以分为三个阶段:光激发、声产生和声检测。
在光激发阶段,短脉冲激光照射到组织上,引发组织的光学吸收和能量转换。
在声产生阶段,吸收的能量导致局部组织热膨胀并产生超声波。
在声检测阶段,超声探测器捕获这些超声波并将其转化为电信号,通过信号处理和图像重建得到最终的图像。
随着技术的不断发展,光声成像技术在成像速度、分辨率和灵敏度等方面都取得了显著的进展。
例如,通过优化激光脉冲和探测器的设计,可以实现更高的成像速度和更深的穿透深度。
先进的信号处理和图像重建算法也提高了光声成像的分辨率和对比度。
分子光声成像技术在医学诊断中的应用随着现代医学技术的不断发展,诊断手段也在不断更新和进化。
分子光声成像技术是一种非侵入式的成像方式,它结合了激光治疗和光声成像,可以针对生物体内的分子结构进行成像,因此在肿瘤检测和疾病诊断方面具有广泛的应用。
光声成像技术首先在医学领域使用,是因为其可以提供高对比度和高空间分辨率。
然而,传统的光声成像技术主要依赖于红外激光,距离不太远,其成像效果有限。
而分子光声成像技术的出现,解决了传统光声成像技术存在的局限性。
分子光声成像技术是在红外波段下,通过控制激光的波长和光学强度,直接或间接激发组织内特定的分子结构,然后检测产生的光声信号,从而实现对分子结构的成像。
首先,分子光声成像技术可以在肿瘤诊断上进行应用。
分子光声成像技术可以选择刺激的分子是肿瘤细胞的表面分子,当激发光与标的物相互作用后,标的物发射声学信号,然后将这个信号分析成3D图像,这种成像技术可以更高效、直观地帮助医生检测并确定肿瘤的位置和大小,从而更好地进行治疗和手术。
其次,分子光声成像技术在神经科学方面的应用也日益广泛。
在神经科学领域,分子光声成像技术被用来研究神经中枢系统深层的结构和功能,比如脑血管与神经元的活动、神经元间的信号传递等。
通过该技术的应用,研究者可以观察和研究脑部深层区域的生理学和病理学特征,了解神经系统和脑部疾病的发生和发展机制,帮助疾病的治疗和预防。
最后,分子光声成像技术对于心脏和血管系统诊断也有很大的帮助。
该技术可以实时观察心脏和血管系统内部的变化:经过照射的血液分子被激发后,产生的光声信号可以反映血管的位置、形态和运动状态等生理参数,从而帮助诊断心血管疾病并制定治疗方案。
总之,分子光声成像技术在医学领域的应用前景非常广阔。
作为一种新型的成像技术,其成像速度快、分辨率高、分子结构特异性好,替代了传统的医学成像技术取得了突破性进展,具有广泛的临床应用前景。
未来,随着技术的不断完善和应用场景的不断地扩大,分子光声成像技术注定会成为医学领域的重要手段之一,持续推动医技发展和现代医疗进程的加速。
光声成像技术在医学领域的应用在当今医学领域中,光声成像技术已经成为一种非常具有前途性的成像技术,能够非常准确地检测出受检组织的形态、结构及病变情况。
下文将会具体讲解光声成像技术在医学中的应用。
1. 概述光声成像技术是一种以激光为光源的成像技术,该技术通过运用激光对受检组织进行照射,从而使其产生热膨胀,然后利用超声波对受检组织的热膨胀进行探测和成像。
与其他成像技术(如CT、MRI等)相比,光声成像技术具有非常高的分辨率和对组织深度的能力。
2. 应用2.1 非侵入性成像与其他成像方法相比,光声成像技术具有应用范围广、成像速度快、图像信息准确等优势。
因为光声成像技术不会造成生物组织的细胞破坏,可以做到对生物组织的非侵入性成像。
在肝肾病等疾病的诊断中,光声成像技术可以起到非常好的辅助作用。
例如,在肝病的诊断中,肝癌、肝硬化等肝部疾病往往需要进行组织切片检测或者是核医学检查,而这些检测方式都会对肝脏产生一定的影响。
而光声成像技术通过检测肝脏组织中的血液流动情况等信息,能够非常准确地诊断出肝病的类型和位置,让诊断变得更加准确和非侵入性。
2.2 诊断心血管疾病另外,光声成像技术也可以在心血管疾病的诊断中起到很大的作用,尤其是在心脏疾病的早期诊断中。
利用光声成像技术进行心脏血管成像,可以非常清晰地观察到血管的形态、大小和流动状态等,并且可以测量出血液流量,有效诊断出心脏疾病、动脉硬化等疾病。
2.3 癌症检测通过利用光声成像技术进行肿瘤的检测,能够明显地提高癌症的早期检测率。
利用光声成像技术,医生可以非常清晰地观察到肿瘤的位置、大小、形状等信息,并且可以通过测量血管密度来判断肿瘤的恶性程度。
在一些实验中,光声成像技术的检测准确率已经达到了98%以上。
2.4 立体成像光声成像技术在现代医学领域中还有一项非常重要的应用——立体成像。
现今医学中的许多疾病的标准诊断需要三维立体成像技术处理病理信息。
利用光声成像技术的高分辨率和三维信息重建能力,可在较短时间内获取高保真度的三维图像,并对三维图像进行相关的分割和分析。
光声成像在生物医学领域的发展与应用随着科技的不断进步和人类对健康的不断关注,医学领域也在不断发展和创新。
其中,光声成像技术就是一项比较新兴的技术,在生物医学领域的发展与应用上具有广泛的前景。
一、什么是光声成像技术?光声成像技术又称为光声显微成像技术,是一项集光学、声学和生物医学成像技术于一体的交叉学科,主要利用光的吸收和声波传播的原理来进行成像。
光声成像技术通过利用激光脉冲瞬间加热组织,产生瞬间的热膨胀,形成声波,利用超声波的成像技术重建出组织的光学和声学信息,实现高分辨率的全息成像和新颖的组织结构成像。
二、光声成像技术的发展历程光声成像技术的前身是20世纪80年代中期发明的激光超声技术。
1995年,美国理工学院(MIT)的Leland W. Guo首次提出了光声显微成像技术,标志着光声成像技术的正式进入生物医学领域。
在此后的几年里,光声成像技术不断得到完善和发展,尤其是2003年,德国在制备出高面积二元纵模光纤激光器芯片(Yb、Er:PbO),为实现多波长铁电振荡提供了新技术手段,开创了实现光声、光学和生物学三重成像的新时代。
三、光声成像技术在生物医学领域的应用3.1 皮肤病和创面诊断光声成像技术是一种非侵入性的生物医学成像技术,可以在不接触人体直接成像,可以用于皮肤病和创面的成像,包括皮肤皮下结构,毛发和毛囊、血管,隆起物、炎症等。
3.2 肿瘤和血管成像肿瘤和血管的成像是光声成像技术最具前景的应用之一,可以利用光声成像技术进行在体显微成像,以清晰地呈现肿瘤和血管病理解剖等结构。
同时,光声成像技术可以有效提高低影像对比度,实现高灵敏度、高分辨率的肿瘤和血管成像,对肿瘤的早期发现和治疗有重要的意义。
3.3 心脏和血管成像光声成像技术可以实现对心脏和血管等器官的高分辨结构成像,可以进行三维成像和功能成像,随着传感器的不断改进,光声成像技术的灵敏度和分辨率也不断提高,成为一种可以用于体内成像的新技术。
光声成像技术的发展摘要:光声成像技术是生物医学上的一种新兴的成像技术,具有高分辨率、高对比度、对人体无伤害等优点。
本文介绍了光声技术发展的背景以及近年来主要的发展情况,主要涉及近年来学者对光声成像技术的研究以及现阶段光声成像技术存在的问题以及改进。
最近阐述了光声成像技术的发展前景和趋势,指出了光声成像技术向多模式结合的方式发展趋势。
关键词:光声成像技术,发展,前景1前言随着现代科学技术的发展,医学成像对各种疾病的诊断与治疗有着重要的意义。
对生物组织进行成像是研究生物组织病变的重要手段。
目前,被广泛运用到医学上的成像方法主要有:X射线成像(包括x射线造影术成像和x射线相干层析成像Optical Coherence Tomography,OC T等)、磁共振成像(magnetic reso—nance tomography,MRT)、超声成像等。
在上述的这些成像技术中,都因辐射儿对人体造成一定的损伤。
X射线又称伦琴射线,它具有穿透物质的本领,但对不同物质它的穿透本领不同,有破坏细胞作用。
X射线成像是根据人体组织的密度和厚度的不同,使组织能在荧光屏或胶片上形成影像,因此有些组织病变无法判断,并且长期频繁使用x射线成像将有损于人们健康。
MRT技术是利用人体组织中氢原子核在磁场中受到激励而发生核磁共振现象产生磁现象的一种成像技术。
它具有辐射并却设备昂贵等特点。
超声成像是一种对生物组织的无损检测,但是它的成像方法依赖与生物组织的声阻抗,由于有些肿瘤组织的声抗无明显的差异,这就限制超声成像技术的运用范围并却它的重组图像的对比度较低。
由于患者对健康的强烈需求和医学对人体某些疾病的检测传统的开刀有创伤的检测模式转向对患者无创伤的无损检测模式,所以人们期待一种对人体健康无损害,高穿透力,高分辨率,高对比度的成像技术的出现。
光声成像技术是近年来发展的一种无损检测医学成像技术,它结合了光学成像和超声成像的优点,正在逐步成为医学无损检测的一个新的研究方向。
2024年光声成像系统市场前景分析引言随着科学技术的不断发展和应用需求的增加,光声成像作为一种新型的成像技术,近年来引起了广泛的关注。
光声成像系统通过光声效应将光和声波结合在一起,具有高分辨率、无损、非接触等特点,逐渐成为医疗影像、生命科学、材料科学等领域的研究热点。
本文将对光声成像系统市场前景进行分析,探讨其发展趋势和机遇。
光声成像系统市场现状目前,光声成像系统市场主要应用于医疗影像和生命科学研究领域。
在医疗影像方面,光声成像系统已在临床中得到了广泛应用,用于诊断乳腺癌、脑血管疾病、皮肤病等疾病。
在生命科学研究中,光声成像系统可用于研究细胞活动、器官结构和功能等方面,为科学家提供了全新的视角。
虽然市场需求强劲,但光声成像系统目前还存在一些局限性,如成像深度受限、成像速度较慢等。
此外,由于技术要求高、设备成本较高,使得光声成像系统在市场上的应用仍然面临一定的挑战。
光声成像系统市场前景技术改进推动市场发展随着科学技术的不断进步,光声成像系统技术也在不断改进。
新的光声成像系统具有更好的成像深度和成像速度,能够更准确地观察和分析生物组织结构和功能。
这些技术改进将进一步推动光声成像系统市场的发展。
应用领域扩大带来新机遇除了医疗影像和生命科学研究领域,光声成像系统还有很大的应用潜力。
例如,在材料科学领域,光声成像系统可用于分析材料的结构和性能,为材料研发和生产提供重要支持。
此外,环境监测、工业无损检测等领域也可以应用光声成像系统进行高分辨率成像,提高监测和检测的准确性。
市场竞争加剧,厂商需创新和升级随着市场需求的增加,光声成像系统市场的竞争也将进一步加剧。
厂商需要不断创新和升级产品,提高成像质量、降低成本、提升用户体验,从而在激烈的市场竞争中立于不败之地。
结论光声成像系统作为一种新兴的成像技术,在医疗影像和生命科学研究领域已经取得了较大的突破。
随着技术的改进和应用领域的扩大,光声成像系统市场前景十分广阔。
光声成像技术的研究及应用光声成像技术是一种基于光声效应的非接触成像技术。
它结合了光学和声学两种物理学原理,利用光学激发样品中的声波,然后利用超声检测设备检测这些声波的声学特性,以获取样品内部的信息。
因此,它不仅具有高分辨率、高灵敏度、高鲁棒性等优点,还可以对不同种类的物质进行成像和分析,在生物医学、材料科学、环境监测等领域得到了广泛的应用。
一、光声成像技术的研究历程光声成像技术早在20世纪70年代初期就已经被提出。
最初,这种技术仅仅是一种用于光声光谱学的工具,在分子光谱学、光催化、环境科学、化学反应等方面应用广泛。
但是,在随后几十年的进一步研究和发展中,光声成像技术开始被广泛应用到各种不同领域。
二、光声成像技术的应用1.生物医学领域在生物医学领域,光声成像技术可以被用来非侵入式地检测和诊断疾病。
它可以通过光学的方式来治疗癌症、心脏病、脑部疾病等,同时还可以用来检测生物标记物、细胞、组织等,并对生物组织的结构和功能进行分析和研究。
2.材料科学领域光声成像技术还可以被应用于材料科学领域,用于实时监测材料结构、质量和性能。
它可用于研究材料的变形行为、破裂行为、热传导行为、光学性质等。
此外,光声成像技术还可以用来探究纳米材料的性质和行为。
3.环境监测光声成像技术可以被应用于环境监测,用于检测海洋、土壤、大气等环境中的污染物或有害物质。
它可以精确探测有机和无机污染物的浓度,同时还可以分析相应的成分和结构。
三、光声成像技术的未来发展光声成像技术发展的前途广阔,未来将有更多的应用和发展。
例如,该技术可以被用来治疗神经系统疾病。
此外,光声成像技术还可以被用于几乎所有的医学成像领域,包括牙科、眼科和皮肤科等。
同时,越来越多的医学研究也将运用这种技术进行探索和研究。
结论总体来说,光声成像技术的研究和应用正逐渐发展成为许多领域中不可或缺的工具。
虽然在其进一步发展的过程中还会遇到一些障碍和挑战,但是它的优点和潜力已经足以吸引越来越多的学者和科技公司加入其中,为其进一步的发展提供支持和推动。
光声成像技术的发展摘要:光声成像技术是生物医学上的一种新兴的成像技术,具有高分辨率、高对比度、对人体无伤害等优点。
本文介绍了光声技术发展的背景以及近年来主要的发展情况,主要涉及近年来学者对光声成像技术的研究以及现阶段光声成像技术存在的问题以及改进。
最近阐述了光声成像技术的发展前景和趋势,指出了光声成像技术向多模式结合的方式发展趋势。
关键词:光声成像技术,发展,前景1前言随着现代科学技术的发展,医学成像对各种疾病的诊断与治疗有着重要的意义。
对生物组织进行成像是研究生物组织病变的重要手段。
目前,被广泛运用到医学上的成像方法主要有:X射线成像(包括x射线造影术成像和x射线相干层析成像Optical Coherence Tomography,OC T等)、磁共振成像(magnetic reso—nance tomography,MRT)、超声成像等。
在上述的这些成像技术中,都因辐射儿对人体造成一定的损伤。
X射线又称伦琴射线,它具有穿透物质的本领,但对不同物质它的穿透本领不同,有破坏细胞作用。
X射线成像是根据人体组织的密度和厚度的不同,使组织能在荧光屏或胶片上形成影像,因此有些组织病变无法判断,并且长期频繁使用x射线成像将有损于人们健康。
MRT技术是利用人体组织中氢原子核在磁场中受到激励而发生核磁共振现象产生磁现象的一种成像技术。
它具有辐射并却设备昂贵等特点。
超声成像是一种对生物组织的无损检测,但是它的成像方法依赖与生物组织的声阻抗,由于有些肿瘤组织的声抗无明显的差异,这就限制超声成像技术的运用范围并却它的重组图像的对比度较低。
由于患者对健康的强烈需求和医学对人体某些疾病的检测传统的开刀有创伤的检测模式转向对患者无创伤的无损检测模式,所以人们期待一种对人体健康无损害,高穿透力,高分辨率,高对比度的成像技术的出现。
光声成像技术是近年来发展的一种无损检测医学成像技术,它结合了光学成像和超声成像的优点,正在逐步成为医学无损检测的一个新的研究方向。
新一代光声成像技术在医学影像诊断中的应用前景近年来,随着科技的迅速发展,医学影像诊断中的技术也在不断创新与进步。
新一代光声成像技术作为一项新兴的诊断工具,具有非常广阔的应用前景。
本文将重点探讨新一代光声成像技术在医学影像诊断中的应用前景,以及它与传统医学影像技术的优势和不同之处。
新一代光声成像技术是一种结合了光学和超声学原理的成像技术。
它通过将光脉冲照射到人体组织中,利用光声效应产生的超声波信号来实现高分辨率的成像。
相比于传统的医学影像技术,光声成像技术具有以下几个重要的优势。
首先,光声成像技术具有较高的分辨率。
由于光学的高分辨率特性和超声的深层透射能力,光声成像能够提供比传统超声和CT、MRI等技术更清晰的图像细节。
这种高分辨率的成像能力使得医生可以更准确地观察和分析病变部位,为疾病的早期诊断提供可靠的依据。
其次,光声成像技术具有良好的安全性。
相比辐射性较高的CT和核磁共振成像技术,光声成像不需要使用任何辐射源,减少了对患者的辐射暴露风险。
同时,光声成像的成像原理也避免了对人体组织的损伤,使得该技术可以广泛应用于儿童和孕妇等特殊人群。
此外,光声成像技术还具有多模态的特点。
它可以与其他医学影像技术如超声、CT、MRI等进行联合成像,综合利用不同的成像信息。
这样的多模态成像可以提供更全面、准确的诊断结果,为医生制定治疗方案提供更有效的依据。
在医学影像诊断中,新一代光声成像技术有着广泛的应用前景。
其中,最为突出的应用领域之一是肿瘤诊断。
光声成像技术能够对肿瘤进行准确的检测和定位,同时提供肿瘤的血管分布情况和组织形态特征等信息,为肿瘤的恶性程度评估提供重要依据。
此外,光声成像还能够帮助医生进行肿瘤治疗的监测,及时评估治疗效果。
除了肿瘤诊断之外,新一代光声成像技术还可在心血管疾病诊断、神经科学、眼科疾病等方面发挥重要作用。
在心血管疾病诊断中,光声成像技术可以提供心脏和血管的高分辨率图像,评估血管壁的状态和血流动力学。
光声成像开始走向临床
Mike Hatcher
Editor in Chief of
光声成像开始逐步应用到临床患者的身上,这项技术将对临床医学成像,如从早期肿瘤检测到神经学和无标记组织学研究都将产生革命性的影响。
在今年夏初召开的2012国际光学和光子学会(SPIE)欧洲光子学会议上,来自华盛顿大学(St. Louis)的光声成像先驱科学家汪立宏在大会主题发言中传递出以上振奋人心的信息。
在一个热点论坛中,汪立宏给众多的听众描述了光声成像的最新进展,包括光声成像在乳腺癌和黑色素瘤人体体内实验的应用情况。
该项技术被认为将来有可能替代传统的扫描方法如磁共振(MRI)和基于X射线的断层扫描方法。
光声断层技术(PA T)的优点包括它是非离子化的技术,不需要生物标志物,以及具有极高的分辨率、实时扫描等,因此可以显示一些常规扫描设备遗漏的细微结构。
光声成像一个主要的局限性在于它的成像深度,但是该局限性也正在被逐步克服,现在它的成像穿透深度可以达到7厘米。
按照汪教授的说法,光声成像的一个较大优势在于它的可延展性,从单个细胞、直到整个器官、再到小动物的整个身体都可以实施光声成像。
由于显微成像和宏观成像不太可能使用相同的造影剂,所以不可能做到观察成像的延展性。
但是因为光声成像在各个层次都使用相同的造影剂,所以它可以在各个层面上使用。
光产生声
实际上最早描述光声原理的是电话发明人贝尔,根据光声的简单原理,他搭建了最早的一部“光电话”。
现在的光声成像系统一般使用纳秒级的激光脉冲照射到检测部位上,该部位受热并发生膨胀。
热膨胀产生声学信号,由此可以以超声波的形式来进行接收,重建之后产生的图像可以显示出靶部位内部光学吸收的分布情况。
汪教授使用不同位置的三个人听到雷声的例子来做比喻,雷声最初在一个点产生,通过三角测量可以将雷声产生的点进行定位。
在光声成像中,通过在数百个位置点和多个方向检
测激光产生的超声波信号,就可以产生出人体组织靶部位的结构图像。
由于生物组织对声波造成的散射远远低于光子在可见光区域的散射(通常低3个数量级),这些重构的图像可以显示出较高的分辨率。
另外,激光的波长可以用来探测特定的分子,并且由于超声波信号强度与光吸收水平直接相关,非吸收的分子由此不会产生信号,因而就去除了图像的背景噪音信号,从而得到更高清晰度的图像。
汪教授在华盛顿大学光学影像实验室的团队一直走在光声研发的前沿,现在他们拥有一个512通道的超声波阵列系统,可以重建出完美质量的图像。
在布鲁塞尔,汪教授展示了一段有关小鼠光声全身扫描的视频,显示出100 µm的平面间分辨率。
临床进展
汪教授指出,光学技术如显微镜用来对细微结构成像,非光学技术如X射线和常规超声用来对较大结构如整个器官成像,光声成像由于它的可延展性从而“弥补了这两者之间的鸿沟”。
光声成像已经成为一个快速发展的研究领域,现今光声技术正由微观实验室阶段逐步走向宏观临床实践阶段。
最初的临床应用期望用于新生儿脑部成像和前列腺癌的血氧饱和度检测。
众多的例子可以支持这些展望,其中包括与飞利浦研究部门合作开发的手持式光声探头,以及美国Endra 公司开发的Nexus 128小动物光声成像系统,汪教授是Endra公司科学顾问团队成员。
乳腺癌是另一项早期临床检测的应用领域。
使用650nm激光器在10 mJ/cm2能量下(美国国家标准研究所American National Standards Institute (ANSI)标准规定能量的一半),光声成像显示可以实施乳腺癌的体内成像,这将会对全球几百万病例的筛查产生根本性的影响。
现今的乳腺癌筛查最大的问题是会导致大量切除肿瘤的手术病例。
不仅90%的手术是不必要的,而且手术本身将会导致5%的并发症。
使用光声成像特异性的筛查将会大幅度降低手术和并发症的比率。
其他的研发工作还包括共聚焦光声显微镜,已经用来对人黑色素瘤皮肤癌进行成像,使用的是金纳米颗粒和金纳米笼来寻找特异性激素受体来显示该疾病早期发病征兆。
光声技术最令人印象深刻的特点就是汪教授预测的应用领域的广泛性。
汪教授指出光声成像和其变型不仅可提供解剖信息,还可提供功能信息、代谢信息、分子和基因信息等各个方面。
近期的例子包括测定血氧饱和度,无标记代谢速率(已知的一种肿瘤发展的早期指示物)和无标记体内组织学检测等(Endra Nexus 128)。
在一项未发表的研究工作中,光声显微镜可以直接显示单个红细胞释放氧的情形,该项研发工作可使我们探究微循环内部的详细情况,这也被认为是早期肿瘤形成中的一个关键性因素。
临床成像的革新
在最近的一期美国科学周刊上,汪教授强调了此项新技术如何能够冲破目前健康筛查方法的局限,他写道:“将小动物代谢光声技术扩大至人类将会对代谢性疾病的筛查、诊断、和治疗产生革命性变化,特别是在肿瘤和脑脊髓疾病方面。
”
将代谢光声技术缩小至细胞水平将会带来更多的机会,因为过度代谢是肿瘤最典型的特征,代谢光声分析可以使得肿瘤早期体内筛查成为可能,而且不使用外源性造影剂。
光声技术仍然面临一些挑战。
在布鲁塞尔,汪教授也指出了由骨骼产生的问题,特别是由大块致密的骨骼如人头盖骨产生的干扰,会导致声学信号的扭曲。
同样需要解决的还有成像深
度、由体内气体产生的散射问题。
汪教授因此也指出了光子学的发展如何能够将光声成像技术进一步推向临床应用。
对于类似常规CT扫描的深度穿透光声成像来说,需要视频-速率脉冲重复(video-rate pulse repetition)的高能量激光器来解决。
对于快速显微镜或内窥镜应用来说,则需要具有快速波长调谐的高重复速率(high-repetition-rate)激光器。
这些都是从长远发展观点来考虑的。
但是随着第一套临床科光声成像系统的商业化,当务之急是确保临床系统能够通过每种新系统都必需要通过的审批程序。
如果通过了这些审批程序,无论是在基础生命科学研究成像,还是临床病例护理成像方面,光声成像技术和其各种衍生技术将会带来成像技术的一个革新。
Endra Nexus 128小动物光声成像系统
Endra公司是由辉瑞、默克、强生、雅培、Lilly、诺华诺德、阿斯特拉等七大制药公司组成的Enlight Biosciences实体投资成立的。
Endra发展光声的历史可以追溯到2001年,迄今已有11年的历史,目前Endra已经在肿瘤生物学和探针研发方面开展了3年多的应用性研究。
Endra Nexus 128小动物光声成像系统原理的发明人正是汪立宏教授,汪教授也是Endra 科学顾问团队成员之一。
它是一种新型的无损伤活体成像模式,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。
Nexus 128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。
它可以应用于心血管、药物代谢、疾病早期诊断、基因表达研究、干细胞及免疫、肿瘤生物学,脑神经生物学等各研究领域,为科学研究提供更可靠更全面的实验数据。