用于血管研究中功能成像的多光谱光声断层扫描技术

该方案利用光声技术，能够通过功能成像实时评估患者的血管状况。我们还可以探索在静态或动态条件下采集的三维图像扫描。这种技术方法具有巨大的应用潜力，将影响众多与健康相关的领域。

该系统可对不同深度的皮肤血管结构进行活体可视化观察。这意味着我们可以同时观察到浅层和深层的皮肤血管丛，尽管这需要操作者具备一定的重复操作经验。通过详细且真正具备功能性的成像，可实现对微血管功能障碍的早期检测与特征分析，并可将其整合为一种诊断工具或随访方案，用于评估疾病的进展和/或治疗效果。要加载受试者信息，请首先开启光声成像设备。

在设备预热的同时，向受试者介绍相关信息。软件的主欢迎窗口将显示扫描概览界面。点击患者编号后输入数据，然后按“选择”完成操作。

通过检查设备屏幕确认激光器已准备就绪。经过预热时间后，设备屏幕上的激光状态栏必须从激光待机状态发生变化。在检查界面中选择光声成像预设，包括血红蛋白、氧合血红蛋白和黑色素。

按下激光开关脚踏板，等待激光功率自检。数秒后，将出现一个显示当前激光状态及检查报告的窗口，通过点击窗口中可用的“确定”按钮关闭该窗口。让受试者适应实验室环境，选择一个舒适的体位以尽量减少不必要的移动。

确保待扫描区域已预先清洁。在三维探头杯上涂抹一层薄薄的超声耦合剂。通过将三维探头杯固定在志愿者前臂的所需成像位置，以实现图像稳定。

将3D杯置于感兴趣区域后，部分锁定稳定臂锁以进行图像采集。选择解剖区域以获取基线图像。出于探索性目的，建议选择前臂掌侧。

对成像部位施加最小压力，以确保能够准确获取较高的压力读数。当图像稳定性达到最佳时，按下触摸屏上的“Snapshot”按钮捕获该区域的图像。获取基线对照扫描。

为了观察缺血后反应性充血现象，需要在志愿者上臂预定的肱部位置放置未充气的血压袖带，并记录一段基线数据。完成前述步骤后，按住激光脚踏开关以进行连续视频采集，同时注意触摸屏上的“View”按钮，稳定的图像将随之出现。

按下“录制”以开始实时图像记录。需要进行动态测量以观察缺血后反应性充血操作。用高于收缩压的压力充盈袖带，然后在压力下获取血管图像。

为了获取视频以评估减压对成像血管的影响，在采集视频的同时打开减压阀。观察屏幕上的实时图像，通过按下停止按钮结束录制。

光声成像平台将停止记录并自动将视频转为预览模式。在XY平面中，黑色素信号也可在YZ和XZ平面中观察到，表明表皮边界。OT探头可观察到肱动脉阻塞引起较大血管中出现一定程度的淤血。

因此，我们检测到还原血红蛋白和氧化血红蛋白的整体信号增加，表现为XY、YZ和XZ轴上蓝色和红色颜色的增强。黑色素信号在肢体缺血后反应性充血成像过程中保持恒定，证实了光谱分离的准确性；而记录的氧合血红蛋白和血红蛋白信号则随袖带压力随时间变化而发生改变。正确操作3D探头对于获得高质量图像至关重要。

熟练掌握探头的操作对于正确获取和分析数据至关重要。在此，我们演示如何在静态和动态条件下使用该系统。本例中，我们采用了缺血后反应性充血操作，这是一种用于探究局部适应性机制的经典刺激方法。

我们可以采用相同的策略，通过不同的定位方式，在其他身体部位进行测量，并当然可以施加其他挑战性条件。已建立的方法学，如激光多普勒遥测或光电容积描记法，尽管非常有用，但均为单点测量，仅能提供与灌注部分相关且有限的非特异性信息。而该系统所获得的功能信息，在感兴趣区域的深度和变量提供方面，是不可比拟的。

此处的测量以非侵入性方式在活体中实时进行。该技术在具有临床应用价值的研究与诊断领域具有巨大潜力。