港城大生物医学研究人员实现了可同步多对比度

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

　　王立代博士的团队在杂志上发表了他们关于基于单个激光源的多波长光声显微镜系统的工作，题为“血管和淋巴管的五波长光学分辨率光声显微镜”。该新系统能够同时对血红蛋白浓度、血流速度、血氧饱和度和淋巴浓度进行多中心成像；并且可以为研究疾病模型的科学家提供重要的亚细胞见解，例如在癌症研究中。

　　光声成像从目标生物组织的固有吸收特性的平台工作。当被激光束瞄准时，组织吸收光并产生热量，开始引起热膨胀的过程，并由此产生机械超声波或光声波。当超声波换能器接收到这种波时，它会在一个过程中重建它，使科学家能够产生一个显示组织中光吸收分布的图像。

　　一种相对较新的混合成像技术，提供高分辨率和高对比度的图像，并已在实时、多中心功能成像中得到应用。大多数商用激光器的有限波长选择，加上现有扫描方法的限制，意味着该技术在一次扫描中只能获得两种类型的对比度。这些因素使得该方法耗时，并且到目前为止，难以在需要捕获生物组织中功能信息的动态变化的应用中使用。

　　为了改进这种方法，王博士和他的团队在单波长纳秒激光源的基础上开发了一种五波长光纤激光源。因为它能够在亚微秒的时间尺度上切换波长，该光源提供了一条同时开发多功能有机发光二极管的途径。该团队通过测量能量波动和漂移、测试成像深度以及成像的横向和轴向分辨率来验证其系统。王博士说，该系统是基于模拟拉曼散射(SRS)效应；实质上，泵浦激光源产生的散射激光束的波长比通过光纤的原始入射光束的波长长。一旦泵浦激光源的能量超过阈值，产生的受激拉曼散射波长保持高方向性、高单色性和高相干性，使其成为有机发光二极管的合适光源，多个散射波长实现多中心光声成像。

　　该团队还开发了一种多参数图像处理方法，用于计算微血管血管的直径、深度和弯曲度。这一进展为疾病建模提供了图像分析基础。该团队进一步开展了肿瘤发展、淋巴清除和脑部成像的多功能成像。为了测试独立系统，团队成员对小动物进行了体内多功能显微成像，评估血红蛋白浓度、血流速度、氧饱和度和淋巴浓度。他们还分析了形态和功能的差异(包括直径、血流量、血氧水平等)。

　　传统的多功能原子吸收光谱仪需要多个扫描和激光源来实现这一结果，这意味着研究人员的工作解决了两个重要问题。一是组织内血管的微环境随时间变化；多次长期扫描会导致功能成像不一致。第二个问题是不同激光源的不同步。由此产生的波动会产生系统性的计算误差。该方法采用单源，实现了单扫描多功能成像，缩短了成像时间，提高了成像精度。