Page 64 - 201805

646 2018 年 9 月

地实现组织细胞和分子信息的功能成像，而且还可
1 引言
以同时开展精准的靶向光热治疗。
光声成像是以组织的光声效应为基础的现代
10 4 Аߦቔ԰
成像技术。当一束波长为λ 的脉冲激光入射光吸收
系数为α(λ) 的生物试样时，试样吸收光能形成脉冲 ծஆጇ஝/cm -1 10 2 ௄තᛞጚᙬᄇ ᳬᓤጉ
热弹源，向外辐射载有组织光学、热学和力学信息 10 0 եතᛞጚᙬᄇ ඵ
的脉冲光声信号。当一个超声换能器以某种方式对 10 -2 ᑠᐬ
试样扫描接收光声信号，并用适当的信号处理技术 200 400 600 800 1000 1200 1400
ฉ᫂/nm
进行像的重建时，就可以得到图像反差与组织光吸
收、热膨胀、比热以及弹性等性质有关的组织光声 图 1 几种生物组织发色团的光吸收谱
像 [1−3] 。 Fig. 1 Optical absorption spectrum of several
当成像时釆用不聚焦的脉冲激光入射，如果超 chromophores in biological tissue
声换能器环绕着试样做 360 周向扫描接收光声信 光声分子成像的另一个重要特点是它的兼容
◦
号，这时就是光声层析成像 (PA-CT)；如果超声换 性，它很容易与现代的其他影像术相结合而组成多
能器只在有限角度内对试样做类似于 B 超扫描成 模态的成像技术，为其他现代影像技术提供相应的
像，这就是最常用的B模式光声成像(PAI)。当采用 功能成像和靶向光热治疗的功能。而各种多模态光
扫描的聚焦脉冲激光聚焦入射并扫描组织，聚焦超 声分子探针的不断涌现，促进了多模态光声分子成
声换能器与光束进行共焦或散焦扫描成像，这就是 像技术的研发。因此，多模态光声分子成像技术已
光学分辨率或声学分辨率的光声显微镜成像模式
成为当前开展精准治疗、实现诊疗合一的重要研究
(PAM)。在浅表面成像时，光学分辨率的PAM的横 领域 [8−9] 。
[4]
向分辨率可达200 nm 。
本文将以光声 -超声、超声 -光声 -荧光、磁共
光声成像是光学成像和超声成像相结合而形
振 - 光声等几种多模态光声分子成像系统为例，对
成的新成像技术，与现代的其他影像技术，如超声、
多模态光声成像技术及光热靶向治疗的进展做一
光学、磁共振 (MRI)、正电子发射 (PET)、单光子发
简单介绍。
射计算机层析成像 (SPECT)等技术相比，光声成像
最主要的特点是它能以组织分子的光吸收为反差， 2 光声-超声分子成像
从大多数组织中获得它的生理和病理信息，实现髙
分辨率的组织功能的分子成像。 由于超声和光声都可以釆用B模式成像，因此，
光声信号中组织的生理和病理信息，主要取决 在现有的 B 超成像系统中引入脉冲激光源，并兼用
于试样的光吸收特性。由于生物体内各种组分都 B 超成像系统中超声探头接收光声信号，即可组成
有自己的光吸收谱 (图 1 )，尤其像黑色素、血红蛋 光声 -超声双模态成像平台。由于系统能实时地获
[5]
白、脂质体等有较强的光吸收特性的发色团，成为 得原位组织的功能像和形态像，又易于临床应用，光
生物组织光声成像的内源性造影剂。采用调谐脉冲 声 -超声双模态成像技术在前哨淋巴结识别、肠道
激光，在不同光波上可对组织中不同成分实现光声 成像 [10] 、血管成像及內窥镜成像 [11] ，尤其像血管内
分子成像。由于有些疾病会引起组织成分的重要改 光声 -超声成像技术 (IVPA-IVUS) [12−14] 等系统的
变，如肿瘤的血管异常增生、血管脂质体沉积而形 开发和应用研究得到迅速发展。
成斑块等，因此，利用多波长激光的光声技术，可以 脂质体、胆固醇、纤维成分、单核细胞和各种炎
实现组织病灶的分子诊断成像 [6−7] 。 症细胞在血管壁的长期沉积所形成的血管斑块，使
利用对入射脉冲激光有强的光吸收、无生物毒 血管硬化和管道变窄，是心血管病的主要病因。易
性的纳米材料作为外源性的光声造影剂，可以极大 损斑块的突然破裂，血管阻塞，可引发致命的心梗和
地提高光声成像的反差。如果釆用转染病灶抗体及 脑梗。因此，易损斑块的早期诊断对于心脑血管疾
载药的各种分子探针进行光声成像，不仅可以成功 病的诊断、治疗和预防是攸关重要的。