陳武凡教授團隊（南方醫(yī)科大學），其在2023年《Photoacoustics》期刊發(fā)表了光聲斷層圖像復原算法研究成果，提出基于深度學習的DIPP框架以提升成像質(zhì)量；王皓宇等人（西安電子科技大學）于2024年在《Photoacoustics》提出極值引導插值算法，顯著優(yōu)化了稀疏光聲重建的分辨率；黃鵬教授團隊（深圳大學）則在2025年《Science Advances》中開發(fā)了可逆光開關(guān)蛋白組裝體DrBphP-CBD，大幅提高腫瘤光聲成像的對比度和靶向性。這些研究共同推動光聲成像技術(shù)向精準化、智能化方向邁進。

重要發(fā)現(xiàn)
01多模態(tài)成像系統(tǒng)的構(gòu)建
研究團隊設(shè)計了光聲-超聲融合成像系統(tǒng)，整合1-kHz波長可調(diào)諧激光（700–900nm）與Verasonics超聲掃描儀（Vantage系統(tǒng)），通過光纖陣列實現(xiàn)窄光束快速掃描。實驗中，激光脈沖照射小鼠腫瘤組織，激發(fā)的光聲信號與超聲信號同步采集，構(gòu)建出三維光吸收分布與結(jié)構(gòu)圖像。例如，在黑色素瘤模型中，系統(tǒng)通過波長復合成像（Σλ-PA）對多波長光聲信號進行相干求和，將信噪比提升至傳統(tǒng)方法的3倍以上，清晰顯示腫瘤新生血管的分布特征。

將GNR注射到小鼠右腿肌肉的體內(nèi)光譜成像案例（2）

創(chuàng)新與亮點
01動態(tài)光聲-超聲融合機制
傳統(tǒng)光聲成像受限于寬光束照明導致的波長依賴性衰減，而PAUS技術(shù)通過光纖窄光束掃描，將光fluence變化控制在5%以內(nèi)，同時結(jié)合超聲散斑跟蹤實現(xiàn)亞微米級運動校正，首次在活體動物中實現(xiàn)了無偽影、全波長覆蓋的實時成像。這一突破為臨床動態(tài)監(jiān)測（如藥物代謝、血流動力學）提供了可能。

總結(jié)與展望
光聲超聲融合技術(shù)的誕生，標志著生物醫(yī)學成像從“結(jié)構(gòu)觀察”向“功能解析”的跨越。其通過多模態(tài)數(shù)據(jù)融合、動態(tài)誤差校正和分子特異性識別，成功解決了傳統(tǒng)光聲成像在臨床轉(zhuǎn)化中的核心挑戰(zhàn)，為腫瘤早篩、神經(jīng)科學研究和藥物研發(fā)提供了前所未有的工具。目前，該技術(shù)已在小動物模型中實現(xiàn)了血管、腫瘤和器官的高精度成像，并初步展示了在心血管疾病和腦功能研究中的應(yīng)用潛力。

未來，隨著光纖技術(shù)、納米材料和人工智能的深度融合，光聲成像有望進一步突破現(xiàn)有局限：例如，開發(fā)可穿戴式光聲探頭以實現(xiàn)連續(xù)健康監(jiān)測，或結(jié)合近紅外二區(qū)成像技術(shù)（1000–1700nm）提升深層組織穿透能力。此外，通過設(shè)計靶向性更強的光聲對比劑（如pH響應(yīng)型納米顆粒），可實現(xiàn)疾病標志物的超靈敏檢測，推動精準醫(yī)學的發(fā)展。可以預(yù)見，光聲成像技術(shù)將在活體分子成像、術(shù)中導航和個性化治療等領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用，成為連接基礎(chǔ)研究與臨床應(yīng)用的重要橋梁。

DOI:10.1038/s41467-021-20947-5.