使用光声成像探索深层组织
光声成像在不引起痛苦或使用电离辐射的情况下捕获图像已引起了全球关注。最近,许多研究人员对观察深部组织进行了大量研究,以将光声成像应用于临床诊断和实践。
POSTECH的Creative IT Engineering的Chulhong Kim教授和他的学生Byullee Park与Cheonnam国立大学的Hyungwoo Kim教授和Kyung Min Lee教授进行了联合研究,并提出了一种用于深组织光声成像的新型造影剂。他们使用镍基纳米颗粒作为造影剂,吸收了1,064 nm波长的光。他们获得了在活动动物中最大穿透深度为3.4 cm的组织的图像,这是与以前的研究相比,使用该波长观察到的最深图像。
光声成像的原理是它允许光被组织吸收,然后使器官的组织立即发生热弹性膨胀。这会产生被超声波传感器检测到的声波(光声)信号,从而产生图像。传统的光学显微成像技术仅允许观察1毫米深度的组织。另一方面,光声成像系统基于光学对比度产生动物和人类深部组织的图像。
然而,尽管进行了大量的研究活动以更紧密地观察各个器官的深部组织,但是光声成像仍具有挑战性。难以以负担得起的成本向体内的深层组织提供足够的波长为650〜900nm的光。因此,光声成像的商业和临床翻译具有挑战性。
为了改善光声成像的这一局限性,研究团队推出了一种纳米镍基造影剂,可以吸收特定波长的1,064 nm波长的强光,以观察深层组织。他们验证了镍基纳米粒子的生物相容性,并通过插入纳米粒子在活大鼠的淋巴结,胃肠道,膀胱的深部组织(3.4厘米深)中获得了光声图像。
该论文的第一作者Byullee Park说:“这项研究与以前使用短波长的研究不同。我们使用长波长激光,能够最大程度地减少组织损伤。我们还可以获得深层组织的图像。通过向位于动物深处的器官提供照明。”
当这种新开发的光声成像技术应用于临床实践时,它可以通过无创产生图像且无辐射爆炸风险的方式帮助诊断与深部器官相关的疾病,这与其他需要进行计算机断层扫描(CT)的成像方法不同。此外,波长为1,064 nm的激光是相对经济的,可以与其他商用超声机器一起使用,这带来了其早期临床应用的期待。
Chulhong Kim教授说:“我们的研究是迄今为止对光声成像进行研究的所有论文中对人体最深组织成像的第一个例子。对于进一步提高光声成像的临床可行性,这是非常有意义的。” ,该论文的通讯作者。