【摘要】 详解光声成像技术分类：OR-PAM/AR-PAM/PACT/MIPAI性能对比。光纤导管如何实现＞100mm深层组织成像？覆盖前列腺癌诊断/血管导航等临床场景，附权威技术图谱。

一、光声成像原理与技术优势

在医疗诊断领域，光学成像因组织散射问题难以实现深层高分辨率成像。光声成像（PAI）创新性地融合光学与超声技术：脉冲光能被组织吸收后产生热膨胀，发射低频超声波​（散射比光信号低2-3个数量级）。这种混合成像兼具光学对比度优势与超声穿透深度，可实现深层组织的高分辨率成像。

​技术突破点：

  • 成像深度：最高突破120mm（使用ss-Cy7aP造影剂）
  • 分辨率范围：<10μm（OR-PAM）至>50μm（PACT）
  • 核心优势：血管/肿瘤等高吸收组织的天然对比度

 

二、PAI技术分类图谱（附技术参数对比）

图1。光声成像实现。(a)基于探测深度的光声成像实现。PAI，光声成像; PAM，光声显微镜检查法; PACT，光声 X射线计算机断层成像; MIPAI，微创光声成像; OR-PAM，光学分辨率光声显微镜检查法; AR-PAM，声学分辨率光声显微镜检查法;。(b)光声成像(PAI)技术的空间分辨率与检查深度之间的关系。OR-PAM，光学分辨率光声显微镜检查法; AR-PAM，声学分辨率光声显微镜检查法; PACT，光声 X射线计算机断层成像; IPA，内照明光声; IPA，内照明光声; PAE，光声内窥镜。(c)具代表性的纤维光学光声成像实施方案。OR-PAM，光学分辨率光声显微镜检查法; AR-PAM，声学分辨率光声显微镜检查法; PACT，光声 X射线计算机断层成像; IPA，内照明光声; PAE，光声内窥镜; OF，光学纤维; UST，超声变换器; OFB，光学纤维束; BV，血管; PT，保护管。

 

1. 光声显微镜（PAM）
  • ​OR-PAM光学分辨率型
    → 分辨率：<10μm | 深度：<1mm（皮肤/视网膜表层成像）
  • ​AR-PAM声学分辨率型
    → 分辨率：<50μm | 深度：1-10mm（血管网络成像）
2. 光声断层扫描（PACT）
  • 广域照明+多传感器阵列
  • ​临床应用：乳腺肿瘤筛查（深度10-100mm）
  • ​技术局限：分辨率>50μm
3. 微创光声成像（MIPAI）
通过纤维光学导管实现体内光传输：

+ 最深穿透：>100mm（前列腺/深部器官）

+ 两类实现形式：

• IPA（体内光照+体外超声）

• PAE光声内窥镜（体内集成光纤与超声）

 

三、纤维光学的革命性应用

图1(c) 纤维光学实施方案示意图

关键技术突破：

1.光纤束（OFB）导光：解决深部组织光能衰减

2.​微型化超声传感器：PAE内窥镜直径<2mm

3.​介入设备整合：射频消融针/腹腔镜集成通道

临床场景覆盖：

▶ 前列腺癌靶向活检
▶ 肠黏膜早期病变诊断
▶ 深部脑血流监测
▶ 肝癌消融术中导航

 

四、PAI技术的临床价值

通过外源性造影剂​（如ss-Cy7aP）可显著提升成像灵敏度，配合光纤微创介入技术实现：

  • 40mm+深部肿瘤检测（传统光学极限）
  • 术中实时血管导航（误差<100μm）
  • 无辐射动态代谢监测

 

参考文献：1.Jingcheng Zhou, Jesse V. Jokerst, Photoacoustic imaging with fiber optic technology: A review, Photoacoustics, Volume 20, 2020, 100211, ISSN 2213-5979, https://doi.org/10.1016/j.pacs.2020.100211.

 

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