这项新技术利用光声断层扫描（PAT）技术，通过平行化光学架构和高频率脉冲激光，以及压缩感知技术，大幅提升了扫描速度，将传统的几分钟扫描时间缩短至几秒钟甚至更短。这一突破性进展有助于减少运动伪影，并能够提供深度接近15毫米的高分辨率血管图像，展现了从微小的毛细血管到毫米级动静脉的详细结构。
图1：测试系统示意图。
革命性的临床应用
新型光声扫描仪的最大特点在于其快速、高精度的成像能力。传统的光声断层扫描仪由于采集时间过长，难以应用于临床场景，而新开发的扫描仪在几秒钟内即可获取稳定的三维图像，极大提高了成像效率。这项技术不仅能够提供静态血管解剖结构的图像，还能实现动态三维图像，监测组织灌注等血流动力学变化，为临床诊断和治疗提供了宝贵的实时数据支持。
研究人员还在探索性案例中成功利用这一技术，展示了该扫描仪在外周血管疾病、皮肤炎症和类风湿性关节炎等疾病中的应用潜力。通过对糖尿病足部血管微循环的可视化，他们观察到了外周血管病变引发的微血管结构变化。这些高精度的三维血管图像不仅为医生提供了丰富的临床信息，还可以用于量化微血管的病理变化，从而指导疾病诊断和治疗决策。
图2：测试与成像示意图。
打破传统成像技术的局限
光声成像技术能够弥补传统光学和超声成像的局限性。光学成像技术虽然能提供毛细血管级别的图像，但其穿透深度有限，通常无法深入组织内部。而超声成像虽然可以更深入组织，但对于微小血管的成像分辨率不高。相比之下，光声成像通过检测组织中的血红蛋白，提供了从浅表皮到深层组织的高分辨率血管图像，这使其成为评估皮肤癌、心血管疾病、糖尿病和炎症相关疾病的有力工具。
这一新型光声扫描仪采用了先进的Fabry-Perot干涉仪作为声波传感器，配合纳秒级脉冲激光，能够在广泛的频率范围内捕捉组织内部的宽带声波信号，生成高保真度的三维血管图像。与传统的压电超声探头相比，该技术在灵敏度、分辨率和采集速度上有了显著提升。
临床转化前景广阔
该研究表明，这种新型扫描仪有望在心血管医学、肿瘤学、皮肤病学和风湿病学等领域发挥重要作用。例如，在糖尿病患者中，扫描仪可以检测皮肤微血管的早期变化，帮助医生及早发现外周血管疾病，从而及时干预，避免组织损伤。对于类风湿性关节炎的患者，扫描仪还可以帮助评估滑膜炎症，从而更好地监测病情进展，优化治疗方案。
研究人员表示，未来将继续对该技术进行临床验证，以探索其在更广泛医学应用中的潜力。这一突破性成果标志着快速、高精度三维光声成像技术进入临床实际应用的新时代，有望为多种与微循环异常相关的疾病提供更精准的诊断工具。
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41551-024-01247-x
