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利用多模态光声显微镜与光学相干断层扫描成像技术对视网膜新生血管进行体内三维成像
摘要： 视网膜新生血管化的病理过程在糖尿病、视网膜静脉阻塞和镰状细胞病等多种疾病导致的视力丧失中起着关键作用。视网膜新生血管化可能引发玻璃体出血和视网膜脱离，但其病理机制仍是当前研究的热点复杂现象。在临床眼科中，理解并监测视网膜新生血管化至关重要。本研究描述了一种新型多模态眼部成像系统，通过整合光声显微镜（PAM）与频域光学相干断层扫描（SD-OCT），提升了活体兔眼中视网膜新生血管（RNV）及其深度与周围解剖结构的可视化效果。通过玻璃体内注射血管内皮生长因子（VEGF）诱导新西兰兔产生RNV，采用包括彩色眼底照相、荧光素血管造影（FA）、OCT和PAM在内的多模态成像技术，对注射前后不同时间点的视网膜血管进行监测评估?；钐迨笛楸砻鳎篜AM成像能在80nJ安全激光能量下，以高对比度清晰呈现单个RNV的位置与形态特征；SD-OCT用于识别RNV的横截面结构。此外，研究观察到VEGF注射后第4、5、6、7、9、11、14、28及35天视网膜形态与新生血管的动态变化。PAM展现出对血红蛋白的高分辨率光学吸收特性，实现了穿透深度更优的视网膜-脉络膜血管成像。该多模态成像系统可便捷实现RNV的二维/三维血管造影可视化，为大型兔眼微血管结构提供了更安全精准的表征方案。
关键词： PAM、VEGF、多模态成像、光学相干断层扫描、光声显微镜、视网膜新生血管、血管内皮生长因子、OCT
更新于2025-09-23 15:22:29
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表达绿色荧光蛋白细菌诱导炎症的双模态活体荧光/光声显微镜成像
摘要： 本研究采用双模态荧光与光声显微镜技术，对小鼠耳部经绿色荧光蛋白（GFP）转染细菌诱导的炎症进行了无创功能性活体成像。成像结果表明，该多模态成像技术能以分子特异性监测组织对感染的免疫血管反应。研究同时证实，光声与荧光显微成像技术的结合可高分辨率、高灵敏度地同步追踪生物组织中包括细菌分布及血管形态变化在内的生化改变。由此，该方法为深入理解炎症病理机制开辟了新途径。
关键词： 表达绿色荧光蛋白的细菌、荧光成像、生物传感器、光声显微镜、炎症/感染
更新于2025-09-23 15:22:29
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光声显微镜揭示鞘氨醇-1-磷酸诱导神经保护对抗缺血性中风的血流动力学基础
摘要： 研究背景：新近证据表明，鞘脂类生物活性代谢产物1-磷酸鞘氨醇（S1P）可能在中枢神经系统缺氧和缺血的病理生理过程中发挥重要作用。然而S1P对脑血流动力学及代谢的影响尚不明确。 材料与方法：我们开发的新型头部固定式多参数光声显微镜（PAM）具有高分辨率、无标记、无需全身麻醉即可全面成像小鼠脑部血流动力学与氧代谢的独特优势，非常适合本机制研究。本研究结合前沿PAM技术与能提升血液S1P水平的鞘氨醇激酶2（SphK2）选择性抑制剂，探究了S1P在脑氧供需平衡中的作用，及其对氮气吸入诱导的全脑缺氧和短暂性大脑中动脉闭塞（tMCAO）所致局灶性脑缺血的神经保护效应。 结果：抑制SphK2使血液S1P水平升高后，缺氧小鼠脑部动脉与静脉血氧饱和度（sO2）均显著提升，而脑血流量保持不变，最终导致氧代谢率逐步显著降低。此外，相比使用活性较弱的R-对映体对照处理，tMCAO前给予SphK2抑制剂的小鼠梗死体积减小、运动功能改善且神经功能缺损减轻；而缺血后给药则未显示改善效果，这可能与SphK2抑制剂介导的S1P干预引发血流动力学反应相对缓慢，在脑损伤发生前未能及时起效有关。 结论：研究表明升高的血液S1P会显著改变缺氧状态下的脑血流动力学与氧代谢，但对常氧状态无此作用。缺氧脑组织中改善的血液氧合与降低的氧需求，可能是S1P发挥缺血性脑卒中神经保护作用的关键机制。
关键词： 鞘氨醇-1-磷酸，光声显微镜，神经?；?，缺氧，缺血性中风
更新于2025-09-23 15:22:29
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具有空间光调制的灵活可调焦深光声显微镜
摘要： 通过聚焦激发激光，光学分辨率光声显微镜（OR-PAM）能够测量生物组织内低至微米级横向分辨率的光学吸收特性。由于焦深（DoF）较短导致深度方向横向分辨率不一致，OR-PAM常规采用的高斯聚焦光束无法在不进行深度扫描的情况下获取厚度从数十微米到毫米的生物样本体积图像。本研究将空间光调制器（SLM）集成到OR-PAM光路中以实现焦深的灵活调节。通过简单切换SLM界面上的相位图案，可产生三种代表性照明光束：传统短焦深高斯光束（GB）、针状贝塞尔光束（BB）和扩展焦深光束（EDFB）。这些调制方案基于扩展Nijboer-Zernike理论实现良好调控。光声激发显示焦深范围从数百微米（GB和BB）至1.38毫米（EDFB）不等，但横向分辨率保持一致（约3.5微米）。通过不同深度钨丝的体积成像验证了该方法的有效性。
关键词： 空间光调制、光声显微镜、焦深、扩展焦深光束、贝塞尔光束、光学分辨率
更新于2025-09-23 15:21:21
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寿命加权光声成像
摘要： 光声（PA）成像技术通过一系列具有不同时间延迟的泵浦-探测脉冲来量化外源性试剂的寿命特征，但现有技术通常会导致采集时间过长，易受运动干扰并引发吸收或光漂白现象。我们提出一种称为"寿命加权成像"的技术，仅需三个激光脉冲即可优先增强长寿命发色团（包括亚甲蓝和卟啉等具有三重激发态的外源性造影剂）的信号，同时抑制皮秒至纳秒级短寿命发色团（如血红蛋白）的信号。该技术通过检测有无泵浦脉冲时的探测脉冲光声信号，将仅探测脉冲信号从含泵浦脉冲的探测信号中扣除，从而有效消除短寿命发色团信号并保留长寿命发色团的光声信号。我们验证了亚甲蓝与卟啉-脂质的氧依赖性寿命特征，并展示了基态恢复与激发态寿命加权成像。这种寿命加权光声成像技术可应用于多种分子影像领域，包括：光动力治疗剂量引导和氧传感监测。
关键词： 亚甲蓝、寿命加权、光声显微镜、卟啉、寿命
更新于2025-09-23 15:19:57
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利用激光扫描光学分辨率光声显微镜评估大鼠视网膜色素上皮与脉络膜新生血管
摘要： 目的：评估激光扫描光学分辨率（LSOR）光声（PA）显微镜（PAM）系统与传统多模态成像技术在评价大鼠激光诱导视网膜损伤及脉络膜新生血管（CNV）中的价值。方法：采用激光光凝术诱导不同程度视网膜损伤，比较LSOR-PAM系统与传统成像技术对有无CNV的视网膜损伤的评估效果。另选取6只大鼠在光凝后立即注射抗VEGF抗体或免疫球蛋白G，分别于注射后7天和14天成像并比较CNV病灶面积。结果：在视网膜损伤模型中，眼底自发荧光显示清晰高反射灶，而病灶呈现丰富PA信号，反映视网膜色素上皮（RPE）中黑色素分布不均；PAM B扫描图像对RPE的检测对比度高于光学相干断层扫描（OCT）。此外，CNV病灶呈现多强度PA信号，其位置和范围特征与眼底荧光血管造影高度吻合。CNV病灶延伸的PA信号减弱区与离体成像中的血管芽特征相似，而该特征在其他活体成像中不可见?？筕EGF药物治疗后，PAM与其他模态同样显示出统计学显著差异。结论：LSOR-PAM可检测大鼠激光诱导视网膜损伤中RPE的黑色素分布及CNV情况。PAM成像为活体评估RPE活力与功能、监测CNV发展与治疗提供了潜在新工具。
关键词： 年龄相关性黄斑变性，视网膜色素上皮，多模态成像，光声显微镜，脉络膜新生血管
更新于2025-09-12 10:27:22
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利用表面等离子体共振的亚纳秒泵浦探测技术实现光热瞬态应力的高灵敏度检测
摘要： 光声显微镜（PAM）在生物医学及生物医学研究的非侵入式功能成像领域日益受到关注。表面等离子体共振（SPR）传感器作为一种具有高灵敏度和宽频带的潜在声学探测器，可用于高分辨率三维PAM。本研究探究了一种简易的Kretschmann SPR传感器，通过直接诱导光热瞬态应力，展示了亚纳秒时间尺度下高度灵敏的应力检测能力。为此，我们设计并使用了亚纳秒泵浦探测系统。该SPR传感器清晰检测到了热弹性效应产生的瞬态响应，而未配备SPR的简易泵浦-探测传感器则未能检测到。实验结果表明，这种简易SPR传感器能以高灵敏度和亚纳秒时间分辨率检测应力。通过将小型生物医学样本装载于传感器上，该技术可应用于高分辨率三维PAM。
关键词： 光声显微镜、亚纳秒泵浦探测、表面等离子体共振、光热瞬态应力、高分辨率三维成像
更新于2025-09-10 09:29:36
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用于评估小鼠脂多糖诱导炎症模型的光声显微镜技术
摘要： 光声显微镜（PAM）是一种无创成像技术，非常适合研究微循环的结构和功能变化。本工作通过PAM无创评估了小鼠脂多糖（LPS）诱导的炎症模型。使用PAM对不同浓度LPS处理后8小时内小鼠微血管结构变化进行成像。通过对五个血管参数的定量分析表明，微血管减少速率高度依赖于所施加的LPS浓度。低浓度LPS处理期间微血管变化不明显，而高浓度LPS则导致微血管快速显著减少。此外，毛细血管的变化比相对较大的血管更为显著。结果表明，PAM能够通过研究微循环的结构（及潜在功能）变化来评估小鼠炎症模型。此外，PAM可能通过监测微循环和炎症反应，在脓毒症的早期干预和治疗方案优化方面具有潜力。
关键词： 炎症反应、光声成像、光声显微镜、败血症、微循环
更新于2025-09-10 09:29:36
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利用光声显微镜全面表征爆炸性创伤性脑损伤中的脑血管功能障碍
摘要： 爆炸性创伤性脑损伤（bTBI）是作战相关伤亡的主要原因之一。尽管学界重点关注了爆炸引发的神经元和轴突损伤，但脑血管（尤其是微血管）的并存功能障碍仍鲜为人知。本研究通过大鼠bTBI模型（爆炸超压：187.8±18.3千帕），利用光声显微镜量化了伤后4小时脑血流动力学与代谢变化——包括血流灌注、氧合度、流速、氧提取分数及氧代谢率，并评估了爆炸暴露对脑血管舒张刺激反应性的影响。通过血管分割技术，我们在单血管层面提取这些变化，揭示其与血管类型（动脉/静脉）及管径的关联。研究发现该压力水平的bTBI未引起脑血管管径、血流灌注、氧合度、流速、氧提取及代谢的显著基线改变，仅小静脉（<45微米）出现轻微血氧饱和度升高和大静脉（≥45微米）血流增加。相反，该爆炸暴露几乎完全消除了脑血管反应性，包括动脉扩张、血流上调及静脉血氧饱和度升高。本研究是目前对爆炸暴露下脑血管结构与生理响应最全面的评估。观察到的脑血管反应性损伤可能导致认知能力下降——因其与认知代谢需求及血管动态调节能力不匹配。此外，受损的脑血管反应性还会增加大脑对缺氧、缺血等代谢性损伤的易感性。
关键词： 爆炸性创伤性脑损伤、脑血管反应性、光声显微镜、氧代谢、血流动力学
更新于2025-09-09 09:28:46
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多频离散光声显微镜
摘要： 光声（光热）传感采用瞬态能量照射，通常使用时域方法通过纳秒级光子脉冲实现。然而，产生高能短光子脉冲需要复杂的激光技术，这导致脉冲重复频率（PRF）较低，并限制了同时可用于光谱成像的波长数量。为避免时域工作的局限性，我们开发了频域光声显微镜（FDOM），通过多个离散频率调制光强。我们将FDOM与多光子显微镜集成到混合系统中，研究了图像形成与调制频率的关系，展示了从仿体到活体样本中随调制频率增加而提升的高保真成像效果，并发现了多频率光声测量中的冗余性。实验证明，由于高重复频率特性，FDOM使用常见激光二极管即可达到与时域方法相当的信噪比。此外，我们通过实验验证了离散调制频率频域实现的多种优势：包括以不同调制频率同步实现双波长照射、基于光声多普勒效应的微流控芯片及活体血流测量等。我们还探讨了FDOM如何通过发挥频域工作优势，重新定义光声成像的可能性。
关键词： 多普勒效应、频域、多光子显微镜、光声显微镜、微循环血流
更新于2025-09-04 15:30:14