小动物活体皮肤、器官和腔道无标记成像可通过光声成像技术实现,该技术结合了光学对比度与超声分辨力,突破了传统成像技术的深度-分辨率限制,为生物医学成像提供了更优解决方案。以下是具体介绍:
一、光声成像技术的优势
1.无损无标记活体成像:无需造影剂,直接对血红蛋白、黑色素等内源性物质成像,保持样本自然状态,支持长期重复观察。
2.三维高分辨率成像:结合光学对比度与超声穿透力,成像深度超6mm,分辨率达3μm,支持三维重建与深度分析。
3.高灵敏度特异性成像:利用特定波长光检测血红蛋白、黑色素、近红外一区和二区分子探针/纳米材料等,实现高灵敏度、高特异性成像,清晰区分组织成分与分子探针。
4.结构与功能定量分析:提供血管密度、直径等结构信息,支持血氧饱和度、纳米探针信号等功能分析,配套软件实现多模态融合与定量。
5.可拓展活体内窥模块:配备内窥模块,支持消化道、呼吸道等自然腔道的无创高分辨率成像,拓展体内深层次研究应用。
二、光声成像技术的应用案例
1.脑血管研究:通过光声成像技术研究了阿尔茨海默病(AD)小鼠模型中脑血管结构的变化,旨在阐明脑血管结构变化与认知功能障碍之间的时空相关性,为研究脑血管与AD发展之间的关系提供了直观数据。
2.肝纤维化与肝癌研究:光声成像技术通过微米级分辨率检测异常血管形态及血氧代谢变化,为肝纤维化分期与肝癌恶性程度预测提供多参数动态评估,支撑早期诊断与治疗响应监测。
3.舌部血管研究:光声成像技术在大小鼠舌部血管研究中的意义在于,它能够实时监测和指导透明质酸(HA)注射过程,以预防血管并发症,特别是血管栓塞的发生。通过精确引导注射填充剂HA,该方法有望提高注射微整形手术的安全性,并降低对医疗人员经验的要求。
4.脑血管修复评估:光声成像技术用于评估小鼠脑血管修复情况,通过提供高灵敏度的血管成像,帮助研究者观察和量化治疗后脑血管结构和功能的变化,从而评估SMB6治疗对脑血管损伤修复的效果。
5.类风湿性关节炎研究:光声成像血管用于监测类风湿性关节炎(RA)病变,通过非侵入性地可视化和分析RA膝关节内的新生血管和滑膜侵蚀,为RA的早期诊断和治疗监测提供了高对比度和高分辨率的成像手段。
6.胃肠疾病检测:通过结合光声成像和超声成像,克服了传统光学成像深度有限的局限,能够深入到消化道壁的深层组织,实现对结直肠微血管和组织层次结构的共定位显微可视化。这项技术为临床检测胃肠疾病提供了新的可能性。
7.皮肤疾病诊断:光声成像技术在大鼠皮肤的应用展示了其能够非侵入性地揭示皮肤组织从表皮到皮下组织的复杂解剖结构,具有潜在的临床应用价值,特别是在皮肤疾病的诊断和治疗规划中。
8.穿支皮瓣研究:光声成像(PAM)凭借高分辨、深穿透和非侵入特性,可实时监测穿支皮瓣的血管动态,支持术前精准定位穿支血管(数量/位置/直径),并量化分析皮瓣存活关键因素——扼流血管的变化,为精准外科提供数据支撑。