Name: 手持式实时非侵入性小动物成像的临床光声成像系统 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-10-16T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 43 s
Description: 了解手持式光声成像系统如何实现小动物实时非侵入性成像。该方法整合激光照明与临床超声平台，以前哨淋巴结成像和实时针引导为例，展示其在临床转化中的潜力。

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作者感谢新加坡教育部资助的第1级研究基金（RG48/16：M4011617）和第2级研究基金（ARC2/15：M4020238）提供的经费支持。作者感谢Dr. Rhonnie Austria Dienzo在动物操作方面提供的帮助。

所有动物实验均按照新加坡南洋理工大学机构动物护理与使用委员会批准的指南和规定进行（动物实验方案编号 ARF-SBS/NIE-A0263）。
1. 便携式实时临床光声与超声成像系统
<ol>
	<li>手持式临床光声成像（PAI）系统的示意图33如图1a所示。该系统由一个由倍频纳秒脉冲Nd:YAG泵浦激光器泵浦的光学参量振荡器（OPO）激光器、一个分叉的光纤束（图1b）、一个定制的3D打印手持探头支架（图1c）33、临床双模超声（US）和光声（PA）系统，以及一个临床兼容的线性阵列超声换能器（UST）组成（见材料表）。</li>
	<li>在临床超声系统中，通过点击桌面上的软件图标来运行制造商提供的软件。</li>
	<li>在触摸屏上，选择“研究”按钮以研究模式运行超声系统。从脚本列表中选择联合超声和光声成像脚本，然后点击运行按钮以联合模式进行成像。</li>
	<li>使用激光触发输出或光电二极管将临床超声系统与激光器同步。 
	注：将激光器的固定同步输出连接至超声系统的同步输入。确保提供正向晶体管-晶体管逻辑（TTL）信号作为同步信号。也可使用光电二极管信号进行同步。超声系统的同步输入通过光电二极管偏置模块连接至光电二极管探测器。每当激光器开启时，光电二极管会发出信号，以触发并同步激光器和超声系统。每次操作均需执行此步骤。</li>
	<li>开启激光器时，先接通交流电源，然后将激光控制器上的钥匙向左旋转。确保重复频率为10 Hz（显示屏上显示F10），且Q开关延迟尽可能低至170 µs，以保证激光能量较低，之后再启动激光器。设置延迟时，按选择键直至看到延迟值，并将其增加至170。 
	注：激光器预热时间约为20分钟。</li>
	<li>在计算机上打开软件界面，在“goto”菜单中输入波长为675 nm，然后点击“开始”按钮，将波长设定为675 nm。 
	注：激光器可在670至2,500 nm范围内调谐，但在670 nm时不稳定。</li>
	<li>按下快门按钮，并使用开关开启激光器，以将激光束对准光纤输入端。</li>
	<li>使用一个直径为1英寸（2.5 cm）、焦距为15 mm的平凸透镜，将激光束聚焦至光纤束，使所有光线均落在光纤输入端面上。 
	注：该光纤束由1,600根细小光纤捆扎而成，中间分叉，具有两个矩形输出端，每个输出端包含800根光纤。800根光纤被压缩在0.1 × 4 cm的区域内，以匹配UST的尺寸。每根光纤的纤芯直径为185 µm，数值孔径为0.22。</li>
	<li>对准完成后关闭激光器。</li>
	<li>从四个具有不同照明角度（0°、5°、10°和15°）的探头支架中，根据应用需求（成像深度、物体尺寸、形状及位置）选择合适的探头支架。 
	注：探头支架由实验室设计并3D打印而成，具有三个槽位，两个用于分叉光纤，中间一个用于UST。探头支架的尺寸基于光纤和UST的尺寸确定。通过蒙特卡罗模拟研究了深层成像所需光照条件。在15°照明下，浅层成像的信噪比（SNR）更高33。</li>
	<li>将分叉光纤以15˚的光照角度安装到3D打印的探头支架中。</li>
	<li>将UST插入支架的中央槽位。 
	注：图1d展示了装有光纤和UST的探头支架照片。该线性阵列UST包含128个阵元，中心频率为8.5 MHz，分数带宽为95%。UST长度为3.85 cm。然而，系统仅有64个并行数据采集硬件通道，需两次激光脉冲才能采集全部128个阵元的数据。因此，系统的有效帧率为激光脉冲重复频率的一半，即每秒5帧34。</li>
	<li>通过松开侧面螺丝，调节UST与光纤端面之间的距离至1 cm，调整到位后拧紧螺丝。 
	注：该参数通过模拟和仿体实验优化，适用于前哨淋巴结（SLN）成像33。UST可通过探头支架上的两个螺丝固定，从而灵活调节光纤与UST之间的距离。</li>
	<li>开启激光器，并确保在UST前方形成矩形的激光光斑。</li>
	<li>关闭激光器。通过增加延迟来将激光能量调至成像所需的设定值。 
	注：请参考Nd:YAG激光器手册中允许设置的最大延迟值。本系统在SLN成像中的设定延迟值为210。</li>
</ol>
2. 分辨率表征
<ol>
	<li>取市售的鸡组织块，将其切成 6 × 6 cm2 的组织片，再用刀将其切成厚度为 0.5 cm 的薄片。</li>
	<li>将一个点状物体（如直径为 0.6 mm 的 23 G 针头）放置在鸡胸组织表面。</li>
	<li>打开激光器。 
	注意：在本实验方案的后续操作中，使用激光器时应佩戴安全护目镜。仅在对准过程中可例外，因为此时激光能量较弱。</li>
	<li>通过逐层叠加厚度为 0.5 cm 的鸡胸组织片（最多叠加至 3 cm），在不同深度下采集针头的光声图像。在各鸡胸组织层之间涂抹超声耦合凝胶，以改善超声波耦合效果。</li>
	<li>将波束成形后的图像保存并存储为 .mat 文件。</li>
	<li>关闭激光器。</li>
	<li>使用实验室自编代码及图像处理软件17处理数据。 
	注：为确定轴向和横向分辨率，需从归一化的光声信号中提取相应方向上的点扩散函数，并将其拟合至高斯分布函数17，进而获得半高全宽。获取点扩散函数通常需要对一个点状目标成像。然而，当点状目标成像困难时（例如在本实验中，过小的点目标产生的信号非常微弱，因此我们使用了稍大的目标），存在另一种获取点扩散函数的方法。若目标尺寸较大，则可先获得边缘扩散函数，再通过对边缘扩散函数求一阶导数，即可得到点扩散函数。因此，计算分辨率时并不绝对需要使用点状目标22。</li>
</ol>
3. 淋巴结成像的动物准备
注意：上述手持式临床成像系统已用于小动物前哨淋巴结（SLN）的成像。实验中选用6至8周龄健康雌性大鼠（NTac:Sprague Dawley，220 ± 30 g）。之所以使用雌性大鼠，是因为雄性大鼠发生乳腺癌的频率较低。然而，雄性大鼠也可用于此类研究。此外，文献中更广泛使用雌性大鼠进行SLN成像。
<ol>
	<li>大鼠麻醉
	<ol>
		<li>成像前，使用麻醉液对大鼠进行麻醉，麻醉液包含氯胺酮（100 mg/mL）、赛拉嗪（20 mg/mL）和可注射生理盐水，按2:1:1的比例混合。每100 g动物体重加入0.2 mL该混合液，用带针头（27G，½英寸）的无菌外科1 mL注射器抽取备用。</li>
		<li>用手固定大鼠颈部皮肤，并用酒精棉片消毒其右下腹区域。将麻醉液注射入动物体内。</li>
		<li>通过夹捏脚趾检查反射，确认动物已完全麻醉。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>进行SLN成像时，使用市售脱毛膏轻柔去除目标区域的毛发。用量以完全覆盖该区域为宜。涂抹后3–5分钟，用湿棉签擦除脱毛膏。为防止眼睛干燥及意外激光损伤，涂抹人工泪液软膏。</li>
	<li>在实验台上铺蓝色垫巾，将动物侧卧放置其上。通过鼻罩给予吸入麻醉（0.75%异氟烷与氧气（1.2 L/min）混合），以在整个实验过程中维持麻醉状态。将脉搏血氧仪夹在大鼠后肢足掌上，以持续监测心率和外周血氧饱和度。 
	&#160;注意：使用经批准用于动物的加热垫，确保动物体温维持正常。</li>
</ol>
4. 体内 大鼠SLN成像
<ol>
	<li>成像前，使用注射器将0.5至1 mL超声耦合剂涂于皮肤表面，并用涂抹器均匀涂抹。在成像区域放置一块尺寸为6 cm × 6 cm、厚度为0.5 cm的鸡胸肉组织切片，并在鸡组织表面再涂抹适量超声耦合剂以改善耦合效果。 
	注意：&#160;淋巴结位于大鼠皮下（2-3 mm内）。在人体中，淋巴结的深度约为1 cm。因此，将鸡组织置于大鼠的成像区域，以模拟人体成像场景。 Alternatively，可使用模拟组织的仿体替代鸡组织。</li>
	<li>打开激光器。将手持探头支架置于鸡组织上方，以超声和光声联合模式进行扫描（从右向左移动支架）。 
	注意：激光束的面积约为 3 cm2 且能量密度计算约为 8 mJ/cm2，低于美国国家标准协会（ANSI）的安全限值（20 mJ/cm²）2)35成像深度在临床超声系统中设置为2 cm。激光开启时，必须始终佩戴护目镜。</li>
	<li>将光声成像的成像深度设置为 2 cm。</li>
	<li>在注射对比剂之前，通过左右移动手持探头，获取胸部前肢上方感兴趣区域的对照图像。 
	注意：所有数据均以波束成形数据类型保存，以供进一步处理。</li>
	<li>注射0.2 mL造影剂，(即，MB（10 mg/mL）注射至动物前肢足垫，并充分按摩2分钟，以促进造影剂通过淋巴管流向淋巴结。</li>
	<li>5分钟后，使用手持探头沿鸡组织进行扫描，借助光声信号定位前哨淋巴结。 
	注意：所有帧均以波束成形后的数据类型保存。</li>
	<li>点击超声系统控制面板上的“冻结”按钮，然后点击触摸屏显示器上的“导出选定帧”按钮，以导出已记录的数据。 
	注意：数据可以以不同格式存储，即波束成形、扫描转换、通道和 I.Q. 格式。</li>
	<li>在动物样本上方逐层添加两层厚度为0.5 cm的鸡组织切片，定位浅表淋巴结（SLN），以验证成像深度达1.5 cm的可行性。</li>
	<li>成像后，移除所有鸡组织切片</li>
	<li>关闭激光器。</li>
</ol>
5. SLN的光声光谱分析
<ol>
	<li>将一片厚度为 0.5 cm 的鸡胸组织放置在大鼠上。</li>
	<li>使用软件将激光波长设置为 670 nm。</li>
	<li>打开激光器，沿鸡胸组织区域移动探头进行扫描，并借助光声信号定位前哨淋巴结（SLN）。</li>
	<li>确定前哨淋巴结位置后，保持探头稳定。</li>
	<li>在提供的激光调谐软件中，将波长设为 800 nm，扫描速度设为 10 nm/s，然后点击“开始”按钮。 
	注意：此操作将以 10 nm/s 的速度使波长从 670 nm 连续变化至 800 nm。波长扫描范围应根据所用对比剂的吸收光谱进行调整。亚甲蓝（MB）在 670 nm 附近有明显的吸收峰。</li>
	<li>观察光声信号随波长变化的情况。</li>
	<li>关闭激光器。</li>
	<li>移除鸡胸组织切片。</li>
</ol>
6. 使用光声成像进行实时针头追踪
<ol>
	<li>将一块厚度为 0.5 cm 的鸡胸组织切片放置在动物体上。将波长设置为 675 nm。</li>
	<li>打开激光器。移动探头，在光声信号的辅助下，通过屏幕定位并识别前哨淋巴结（SLN）。</li>
	<li>实时针头追踪
	<ol>
		<li>将一支规格为 0.6 × 32 mm2 的 23 G 针头，平行于超声探头（UST），穿过鸡组织插入动物体内，以到达前哨淋巴结（SLN），同时在临床超声系统显示器上进行实时引导。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>实验结束后，关闭激光器。从动物体上移除鸡组织和脉搏血氧仪，并将动物移至工作台。用棉片擦去大鼠体表的超声耦合剂。</li>
	<li>将动物放回垫料中，并持续监测直至其恢复意识。</li>
	<li>待动物行为恢复正常后，将其放回笼中。</li>
</ol>

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</ol>

作者在该手稿中无相关经济利益，亦无其他潜在利益冲突需披露。

目前，癌症筛查、诊断和治疗的成本非常高。现有的多种成像方式被用于癌症的筛查和诊断。然而，这些成像技术中的许多都存在局限性，包括设备体积庞大、诊断具有侵入性、对患者不友好、成本过高、需要电离辐射，或使用放射性对比剂。因此，迫切需要一种高效、经济、可实时成像并提供引导的系统。结合超声（US）和光声（PA）成像的技术可用于实现有效的、非侵入性癌症筛查、诊断和分期。使用经美国食品药品监督管理局（FDA）批准的对比剂（如亚甲蓝，MB），可使临床光声成像更具可行性。由于光声成像是一种非侵入性操作，因此可避免前哨淋巴结活检（SLNB）手术相关的并发症。
在临床光声成像（PAI）取得成功之前，仍有一些挑战需要关注。首先，用于PAI的激光器体积需要进一步缩小。目前的激光器体积庞大、重量较重，通常需要光学平台来安置。它们对微小的光路对准变化非常敏感，因此不适合临床便携使用。小型二极管激光器与笨重的OPO激光器相比输出功率很低，且通常不可调谐。最近，便携式OPO激光器已开始上市，这有望显著解决设备便携性问题。其次，如何将光传输系统与超声探头高效耦合，是一项具有挑战性的任务。虽然已有将小型二极管激光器直接...

用于癌症的检测与分期，可采用多种不同的成像技术。目前广泛使用的成像方式包括磁共振成像（MRI）、X射线计算机断层扫描（CT）、X射线、超声（US）、正电子发射断层扫描（PET）、荧光成像 等等。1,2,3,4但现有的某些成像技术存在侵入性、具有有害辐射，或速度慢、成本高、设备笨重，以及对患者不友好等问题。因此，持续需要开发新型的快速、经济高效的成像技术，用于疾病诊断与治疗。5.
光声成像（PAI）是一种新兴的成像技术，它在较深的成像深度下结合了丰富的光学对比度与高分辨率的超声成像5,6,7,8,9在光声成像（PAI）中，采用短脉冲激光照射组织。组织吸收光能后产生轻微的温度升高，进而因热弹性膨胀而在组织内部生成压力波（即声波）。这些产生的声波（亦称为光声（PA）波）由位于组织边界外的宽带超声换能器（UST）接收。所获取的光声信号可用于重建光声图像，从而揭示组织内部的结构与功能信息。光声成像具有广泛的应用，包括：血管成像、前哨淋巴结成像、脑血管成像、肿瘤成像、分子成像 等等。10,11,12,13,14,15 光声成像由于具有穿透深度大、空间分辨率高以及软组织对比度优异等优势，因而在多种应用中展现出巨大潜力。光声成像中的对比度可来源于内源性物质，如血液、黑色素， 等等当内源性对比度不足时，可使用外源性对比剂，如有机染料、纳米颗粒、量子点 等等。16,17,18,19,20,21 可用于提高对比度。
尽管光声成像（PAI）相较于其他成像技术具有诸多优势，但其临床转化仍面临巨大挑战。主要局限性在于所用激光器体积庞大，大多数用于数据采集的超声换能器（UST）与临床超声系统不兼容，以及市面上尚无能够提供原始通道数据的商用临床超声成像系统。直到最近，才出现了可获取原始数据的商用临床超声设备22。在本研究中，我们旨在展示基于临床超声平台的手持式光声成像系统的可行性。我们将通过在小型动物模型中实现对前哨淋巴结（SLNs）的无创成像来验证这一目标。
侵袭性乳腺肿瘤是导致女性癌症死亡的主要原因之一。早期诊断和分期对制定治疗策略至关重要，而治疗策略在患者的预后中起着关键作用。乳腺癌分期通常采用前哨淋巴结活检（SLNB）23,24前哨淋巴结（SLN）是转移后最有可能发现癌细胞的首要淋巴结。前哨淋巴结活检（SLNB）包括注射染料或放射性示踪剂，随后通过小切口切开局部组织，若使用染料则通过视觉定位前哨淋巴结，若使用放射性示踪剂则借助盖革计数器进行定位。确认后，切除少量前哨淋巴结用于组织病理学检查。24,25阳性前哨淋巴结活检表明肿瘤已转移至附近淋巴结，可能还转移至其他器官。阴性前哨淋巴结活检表明转移的可能性极低26. 前哨淋巴结活检存在多种相关并发症，例如手臂麻木、淋巴水肿， 等等。27 为了消除与前哨淋巴结活检相关的并发症，需要一种非侵入性影像学技术。
在小型动物和人类的前哨淋巴结（SLN）定位研究中，光声（PA）成像已借助多种对比剂被广泛探索15,28,29,30,31,32。然而，如前所述，目前使用的系统尚无法应用于临床场景。另一个需要解决的问题是前哨淋巴结活检（SLNB）所涉及的外科手术过程28。为了缩短患者恢复时间并减少副作用，有必要采用微创技术进行细针穿刺活检（FNAB）。在本研究中，采用了一套临床用超声（US）系统，用于实现超声与光声的联合成像。为便于在临床环境中使用，专门设计了一款手持式定制支架，用于集成光学纤维和超声探头（UST）。使用亚甲蓝（MB）进行前哨淋巴结的识别与定位。此外，为消除与SLNB手术相关的并发症，本研究还展示了非侵入性的实时穿刺针追踪技术。

<table><tbody><tr><td>Q 开关 Nd:YAG 激光器</td><td>Continuum</td><td>Surelite</td><td>泵浦激光器</td></tr><tr><td>光学参量振荡器</td><td>Continuum</td><td></td><td>OPO 激光器</td></tr><tr><td>临床超声成像系统</td><td>Alpinion</td><td>E-CUBE 12R</td><td>双模态超声与光声成像系统</td></tr><tr><td>线阵超声换能器</td><td>Alpinion</td><td>L3-12</td><td>具有 8.5 MHz 中心频率、95% 分数带宽的 128 元素线阵换能器</td></tr><tr><td>分叉光纤</td><td>CeramOptec</td><td>定制</td><td>用于将激光光源耦合至手持式光纤支架</td></tr><tr><td>透镜</td><td>Thorlabs</td><td>LB1869</td><td>将激光聚焦至光纤输入端</td></tr><tr><td>超声耦合凝胶</td><td>Progress/parker acquasonic gel</td><td>PA-GEL-CLEA-5000</td><td>声学耦合</td></tr><tr><td>图像处理软件</td><td>Mathworks</td><td>Matlab</td><td>基于 Matlab 开发的自编程序</td></tr><tr><td>麻醉机</td><td>medical plus pte ltd</td><td>带氧气浓缩器的非重复呼吸麻醉机</td><td>为动物提供氧气和异氟烷</td></tr><tr><td>便携式脉搏血氧仪</td><td>Medtronic</td><td>PM10N 配兽用传感器</td><td>监测动物的脉搏血氧饱和度</td></tr><tr><td>实验动物供应商</td><td>In Vivos Pte Ltd, Singapore</td><td></td><td>为科研用途提供小型实验动物的供应商</td></tr><tr><td>呼吸面罩</td><td>定制</td><td></td><td>与动物固定装置配合使用，向动物输送麻醉混合气体</td></tr><tr><td>鸡胸肉组织</td><td>Pasar</td><td></td><td>用于增加成像深度，模拟人类成像场景</td></tr><tr><td>23G 针头</td><td>BD Precisionglide</td><td>23G，1.5 英寸</td><td>用于实时针头引导</td></tr><tr><td>光纤电缆支架</td><td>定制</td><td></td><td>用于固定分叉光纤电缆的输入端</td></tr><tr><td>手持探头</td><td>定制 3D 打印</td><td></td><td>设有两个槽位用于固定光纤的两个输出端，一个槽位用于安装超声换能器</td></tr><tr><td>亚甲蓝（10 mg/mL）</td><td>Sterop</td><td></td><td>光声成像对比剂</td></tr><tr><td>激光波长调谐软件</td><td>Surelite OPO PLUS</td><td>SLOPO</td><td>用于调节 OPO 激光器波长的软件</td></tr><tr><td>光电二极管</td><td>Thorlabs</td><td>SP05/M</td><td>用于检测激光脉冲以触发超声系统</td></tr><tr><td>光电二极管偏置模块</td><td>Thorlabs</td><td>PBM42</td><td>用于放大光电二极管信号以触发超声信号</td></tr><tr><td>脱毛膏</td><td>Reckitt Benckiser</td><td>Veet</td><td>用于去除成像区域的毛发</td></tr><tr><td>激光功率计</td><td>Ophir</td><td>Starlite, p/n: 7Z01565</td><td>用于测量激光功率</td></tr></tbody></table>

用于实时无创小动物成像的手持式临床光声成像系统

Hand-held Clinical Photoacoustic Imaging System for Real-time Non-invasive Small Animal Imaging

将光声成像技术应用于临床是一项重大挑战。目前，可用于临床的便携式实时光声成像系统极为罕见。本文报道了一种结合光声成像与临床超声成像的系统，该系统通过将超声探头与光传输装置集成，适用于小动物成像。我们通过展示小动物前哨淋巴结成像以及微创实时穿刺针引导来验证该系统的有效性。利用可获取原始通道数据的临床超声平台，实现了光声成像的集成，从而构建出便携式实时临床光声成像系统。在675 nm波长下使用亚甲蓝进行前哨淋巴结成像。此外，利用该成像系统实现了超声与光声双模态引导下的穿刺针定位。在10 Hz激光重复频率下，以每秒5帧的光声成像帧率，实现了最大深度达1.5 cm的成像。

<img alt="使用Nd:YAG激光器、OPO和归一化光声信号幅度图的光声测量装置示意图" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56649/56649fig1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图1"> 
图1：系统描述。(a) 集成双模态临床超声系统的光声成像（PAI）系统示意图。OPO——光学参量振荡器，OF——光纤束，FH——光纤夹持器，USM——临床超声设备。光纤夹持器集成了超声换能器（UST）和两路输出的光纤束。麻醉机提供异氟烷和氧气，用于在实验过程中维持动物的麻醉状态。(b) 分叉式光纤的照片。I/P表示光纤的输入端，O/P表示光纤的两个输出端。(c) 光纤夹持器的照片，包含三个插槽，其中两个用于放置光纤，一个用于放置超声换能器（UST）。(d) 超声换能器（UST）和光纤输出端...

将演示一种用于实时无创小动物成像的临床手持式光声成像系统。

将光声成像技术转化为临床应用是一项重大挑战。目前，可用于临床的便携式实时光声成像系统极为罕见。此处，……

本实验的总体目标是利用临床超声系统，在前哨淋巴结处演示一种非侵入性的手持式光声成像技术，并展示实时光声引导穿刺针定位。光声成像是一种结合光与超声的混合成像模式，可在活体中实现高光学对比度、高分辨率和深层组织成像。然而，将晶体成像技术转化为临床应用仍面临挑战。本研究展示了一种通过将光源照射与临床超声平台集成而实现的手持式实时光声成像系统。演示该操作流程的是本实验室的博士生Kathyayini Sivasubramanian和研究人员Vijitha Periyasamy。通过接通交流电源并将激光控制器上的钥匙向左旋转，来开启激光器。设置Q开关延迟时，按下选择键直至看到延迟值，然后将其增加至170微秒。接着，将重复频率设为10赫兹，以确保激光能量较低，随后启动激光器。打开激光波长调谐软件。选择“转到”菜单，输入 675 纳米的波长，然后按下开始按钮，将波长设置为 675 纳米。接着按下快门按钮，并使用开关打开激光器。使用直径为 1 英寸、焦距为 15 毫米的平凸透镜将激光束聚焦到光纤束上，使所有光线均落在光纤的输入端面。对齐后，关闭激光器。根据所需的成像深度、物体尺寸、物体形状及物体位置，选择合适角度的探头支架。本实验中，将分叉光学纤维插入探头支架侧面的插槽中，光照角度为15度。松开侧面的螺丝，调节换能器与光纤末端之间的距离至一厘米。调整到精确距离后，拧紧螺丝。然后，重新打开激光器，并确保在换能器前方获得一个矩形的激光光斑。当在换能器前方看到矩形光束时，将延迟值增加至210微秒。接下来，打开临床超声系统，并启动制造商提供的成像软件。在触摸屏上，选择“研究”按钮进入操作与研究模式，然后点击超声与光声成像联合脚本，并点击运行按钮以进行联合模式成像。首先，将一根23号针头放置在一块生鸡胸肉组织上。涂抹超声耦合剂，然后在其上方叠加一片鸡组织。打开激光器，对针头进行光声成像。然后，在乳腺组织上涂抹超声耦合剂，并添加第二片组织。再获取一幅光声图像，继续涂抹超声耦合剂，逐层叠加乳腺组织，每次添加鸡组织层后均进行成像，直至总厚度达到三厘米。通过脚趾夹捏后观察有无反射反应，确认动物处于麻醉状态。然后，使用脱毛膏去除目标区域的毛发，并涂抹人工泪膏以防止眼睛干涩和意外的激光损伤。接着，在桌面上铺上蓝色垫巾，将动物侧卧放置于其上。连接鼻罩以给予吸入式麻醉，并将脉搏血氧仪夹在动物的后肢足垫上，以便在实验过程中维持并监测其生命体征。成像前，使用注射器在皮肤上涂抹一到两毫升超声耦合凝胶，并用涂抹器均匀涂开。然后，在成像区域放置一片厚度为0.5厘米的鸡胸组织，并在鸡组织上再涂抹适量超声凝胶，以改善耦合效果。此时，打开激光器，并将手持探头架放置在鸡组织上方。在超声和光声联合模式下，将探头架从右向左移动。按下超声系统的冻结按钮，然后点击导出选定帧按钮，以导出注射造影剂前的对照图像。然后，向动物前肢足

hand-held-clinical-photoacoustic-imaging-system-for-real-time-non

Research

科研

JoVE Journal

Bioengineering

生物工程

手持式实时非侵入性小动物成像的临床光声成像系统

光学分辨率光声显微成像（OR-PAM）是一种能够成像光学吸收对比度的新兴技术 体内 以细胞级分辨率和高灵敏度进行成像。本文提供了光声显微镜（OR-PAM）实验操作的可视化指南，包括系统配置、系统校准、典型实验流程 体内...

三维光学分辨率光声显微成像

来源： Upputuri, P. K., 等一种高性能紧凑型光声断层成像系统 体内 小动物脑成像 视频实验杂志...

使用光声断层成像技术对大鼠脑部进行活体成像

光声膀胱造影术（PAC）在无需使用电离辐射或有毒对比剂的情况下，具有对儿童患者这一辐射敏感的内部器官——膀胱进行成像的广阔潜力。本文展示了在大鼠中通过注射光学不透性示踪剂，利用PAC对膀胱进行成像的方法。 体内.

光声膀胱造影术

本文提供了使用新开发的手持式光声（光电声）系统进行三维功能和分子实时成像的实验方案的详细描述。该系统展现出的强大性能和多功能性，可能为光声技术在临床前研究和临床实践中的应用开辟新的领域。...

通用手持式三维光声成像探头用于深部组织人体血管造影及实时功能学临床前研究

本研究介绍了一种在大鼠脑部进行无创高频超声和光声成像的新方案，通过将信号引导至动物颅骨上天然存在的颅骨孔，有效可视化深层皮层下区域及其血管模式。...

无创性高频超声与光声大鼠深部脑组织成像：实质、血管与代谢联合检测

一种可切换的声学分辨率（AR）与光学分辨率（OR）光声显微成像系统（AR-OR-PAM），能够在同一样品上实现浅层组织的高分辨率成像和深层组织的低分辨率成像 体内...

可切换的声学与光学分辨率光声显微镜 在体 内 小动物血液血管成像

基于紧凑型脉冲激光二极管的光声断层成像（PLD-PAT）系统用于高速成像 体内...

一种高性能紧凑型光声断层成像系统 体内 小动物脑成像

本研究展示了一种基于紧凑型脉冲激光二极管的桌面式光声断层成像（PLD-PAT）系统，用于小动物大脑皮层血管系统的高速动态活体成像。...

基于脉冲激光二极管的桌面式光声断层成像技术用于监测染料在大鼠皮层血管中的流入与清除过程

设计了一种双光束扫描光声成像仪，该成像仪集成了宽场成像和实时成像功能。...

用于血管成像的双光栅扫描光声小动物成像仪

本研究展示了一种基于多模态超声成像平台的无创成像技术，用于缺血性脑卒中的成像。该系统可通过光声成像量化脑组织的血氧水平，并通过声学血管造影评估脑部灌注损伤情况。...

集成光声、超声和血管造影断层成像（PAUSAT）用于缺血性卒中全脑无创成像

了解手持式光声成像系统如何实现小动物实时非侵入性成像。该方法整合激光照明与临床超声平台，以前哨淋巴结成像和实时针引导为例，展示其在临床转化中的潜力。

用于实时无创小动物成像的手持式临床光声成像系统

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