研究进展

       光声成像能够以光学吸收作为对比度，在深层组织中获取前所未有的分辨率。然而在对活体脑组织进行成像时，颅骨在光声成像中由于其光学散射介质的特性大大降低了光学透过率，由于其组织的声阻抗与软组织不匹配，导致强烈的超声信号衰减，因此严重影响了光声/超声成像在脑组织研究中的应用。
       武汉光电国家实验室骆清铭教授与朱丹教授的研究团队合作，将传统的用于颅骨光透明的方法应用于声学分辨的光声/超声显微成像中，试图降低颅骨对光声/超声成像的影响。研究结果表明，颅骨光透明的方法不但改善了颅骨对激光的散射和衰减，出乎意料的是它同时能够有效降低颅骨对超声信号的衰减。通过对实验数据的分析我们发现这一现象是由于光透明剂降低了颅骨的声阻抗，使得颅骨声阻抗与脑组织的声阻抗差异变小，客观上起到了阻抗匹配的作用，因此超声信号在通过脑组织-颅骨界面时的衰减大大降低。我们展示了在使用颅骨光透明剂后小鼠脑部血管的光声成像，结果表明使用透明剂后能够观察到更多的微血管，且深部血管的信号幅度提升了约3倍。由于现有的透明剂是针对光透明进行设计的，因此，进一步发展兼顾光透明与声透明的颅骨透明方法有望克服颅骨这一传统的在脑部超声成像与光声成像中的难题。
       2016年8月，该研究成果以论文“Skull Optical Clearing Solution for Enhancing Ultrasonic and Photoacoustic Imaging”发表在医学图像处理顶级刊物美国电气电子工程师协会IEEE Transactions on Medical Imaging (Vol.35, No.8, pp.1903-1906, 2016) 期刊上。
       该研究得到国家重大科学研究计划（2011CB910401），国家自然科学基金委创新研究群体（61121004）、国家自然科学基金（81201067, 81171376, 91232710, 812111313）以及武汉光电国家实验室主任基金的资助。