基于透明换能器的光声显微成像及应用研究

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近年来,光声成像技术具备光学成像技术的高分辨率和声学成像技术的高穿透深度,在生物医学领域有着广泛的应用。本研究基于光声成像技术对小鼠正常肝组织和疾病肝脏组织进行成像研究,为肝疾病的影像学诊断提供新思路,另提出基于透明换能器的光声显微系统,可对传统的光声成像系统的光路模块进行改进,使系统利于小型化的发展趋势且兼顾宽的成像视场和快的成像速度,在生物医学领域展现出新的发展机遇。基于透明超声换能器的光声显微系统表明,自制7 MHz的超声换能器在透光率、机电耦合系数以及脉冲回波响应等参数上体现出良好的性能。在碳纤维丝和小鼠耳朵等实验上,对高分辨率、宽成像视场以及快成像速度等性能进行了验证,展现出系统在生物医学领域具备较高的应用前景。应用研究结果表明,光声成像技术可以清晰的显示出肝脏外围的主要血管以及肝脏的整体形态,在正常肝脏组织,光声成像技术能观察到完整的肝小叶结构,也能检测肝表面的氧代谢等参数。在疾病模型下对肝脏组织进行观测,发现肝小叶结构受到破坏,呈现出不完整结构,氧饱和度等参数也明显下降,在某些疾病较为严重的模型鼠中,肝表面呈现出环状结构或者肝表面模糊至无明显结构。这一结果和生物组织病理染色结果具有很好的相关性。高分辨率的光声成像技术,可以实现小动物活体成像,观测肝脏等组织的微观变化情况,可作为常规影像学诊断肝疾病的一种互补方法,有利于为肝脏等组织疾病的影像学诊断提供新的研究方法,在相关疾病开展进一步的研究。
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