光声成像(PAI或OAI)是一种基于生物组织对光吸收的无创、低成本成像技术,近年来在生物医学领域展现出广泛的应用前景。其原理源自于光声效应,即通过周期性光照射吸收体,吸收光能后产生声信号,该信号的频率与入射光的调制频率一致,强度随吸收光增加而增强。亚历山大·奥利弗斯基博士是这一技术早期的推动者,他发现被激光脉冲照射的软组织周围出现超声波,从而开启了利用超声波进行生物体组织成像的可能性。
光声成像技术在激发光源和超声信号检测频率不同下,可分为光声显微技术和光声断层扫描。这两种方法在应用范围和目标上有所差异。PAI能够提供高分辨率的成像,用于展现深层组织的光学吸收信息,如血管、黑色素、脂质分布等,并且可以测量血红蛋白浓度、氧饱和度、血流速率、代谢速率等生理特征。此外,通过使用外源性造影剂或结合体内固有发色团,可以实现精准诊断,如心血管系统、肿瘤和脂肪组织等。
在心血管系统中,光声成像技术用于研究血管相关疾病,如房颤和冠状动脉疾病。通过识别健康心脏的结构和周围血管网络,PAI有助于分析心肌梗死的病理变化,并提供血流动力学信息,为心血管疾病的研究提供有价值的工具。在肾脏研究中,PAI通过高分辨率成像技术,揭示了慢性肾脏疾病中肾血管系统的重构,为疾病进展和治疗反应提供了新思路。
对于肿瘤研究,PAI在无标记内源性造影剂的应用中显示出潜在价值,能够实现乳腺癌和肿瘤转移的检测与评估。此外,PAI在诊断和监测血管疾病,如四肢血管异常和糖尿病足等方面也表现出其独特优势。
总结而言,光声成像技术凭借其高安全性和高分辨率等优点,在生物医学研究中展现出了巨大的应用潜力。随着技术的进一步发展,PAI将在基础研究和临床应用中发挥更大作用,对多个生物医学领域产生深远影响。
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