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作为一种新型的成像技术,光声成像在越来越多的领域得到了应用。该成像技术以短脉冲激光作为激励源,以及由此激发的超声信号作为信息载体,通过对采集到的信号进行图像重建,进而得到组织的光吸收分布信息,该技术融合了纯光学成像技术的高对比度和纯声学成像的高分辨率的优点,为研究生物组织的结构和功能信息等提供了重要手段,在生物医学领域具有广阔的应用前景,已逐渐成为国际医学影像技术领域的研究热点。
早期肿瘤的检测和治疗是当今医学界的热点问题。本研究课题着力于提高光声成像的系统分辨率,早期检测肿瘤,同时改进光声成像装置,进一步增加系统的可用性,推进该系统向临床方向发展。由于恶性生长的肿瘤组织需要大量的血液供应,所以肿瘤组织中的血管较周围正常组织密集。肿瘤组织中密集且紊乱的血管网是我们用光声成像检测肿瘤的基础。由于高的分辨率,和特异性的检测,使得光声成像成为乳腺癌检测领域的重要方法。本论文以早期肿瘤的检测为着眼点,尝试将光声成像技术应用于骨肉瘤和乳腺癌的检测,同时本研究发展了一套光声显微成像系统,系统分辨率可达到微米量级,有望应用于微观层面上的肿瘤细胞的识别。
本文建立了一套骨肉瘤光声成像检测装置,用该装置监测了骨肉瘤的生长。结合纳米材料作为成像对比剂,可以对骨肉瘤生长进行检测。
本文建立了一套线共聚焦模式的光声成像乳腺癌检测装置,用该装置扫描样品获得光声图片,我们可以从图像中提取能够有效反映早期肿瘤生长过程中肿瘤实体的改变,从而有望为乳腺癌的早期检测和诊断提供判断依据。
本论文发展了一套光声显微成像装置来研究微观层面上的肿瘤细胞检测。系统利用聚焦激光激发组织,产生声信号,再用聚焦的探测器来聚焦接收点源产生的信号,这样构成了光声共聚焦模式的成像系统。这种系统的分辨率可以达到微米级,能够实现细胞水平的高分辨率成像。
本文以高分辨的光声成像研究肿瘤为出发点,从宏观和微观两个角度,建立了肿瘤检测装置及方法。本论文的研究结果体现了光声成像在早期肿瘤检测中的优势,预示了光声成像在检测早期肿瘤的可行性。因而光声成像有望应用于早期骨肉瘤和乳腺癌的临床检测。另外,高分辨率的细胞成像实验说明光声成像有望应用于肿瘤细胞的研究,为肿瘤细胞检测提供新的方法和手段。