光学分辨率光声显微镜(OR-PAM)是一种新的混合成像技术，它使我们能够聆听光的声音并看到生物组织本身的颜色。它可以用于实时，多对比度功能成像，但是大多数商业激光器的波长选择有限，并且现有扫描方法的局限性意味着OR-PAM在单次扫描中只能获得一种或两种不同类型的对比度。这些限制使多对比度功能成像变得很耗时，并且很难捕获生物组织中功能信息的动态变化。
为了克服这些限制，城市大学的王立岱及其研究小组最近开发了基于单个激光源的多波长OR-PAM系统。正如Advanced Photonics中报道的那样，该新型系统能够同时对血红蛋白浓度，血流速度，血氧饱和度和淋巴液浓度进行多对比度成像。这种功能性信息可以为研究疾病模型的科学家(例如在癌症研究中)提供重要的亚细胞见解。
光学分辨率光声显微镜
基于目标生物组织的固有吸收特性，光声成像利用了以下事实：当组织被脉冲激光束作为目标时，它会吸收光并产生瞬时热量。该热量引起热膨胀，从而产生机械超声波，称为光声(PA)波。通过超声换能器收集PA波并重建信号后，科学家可以获得一张图像，该图像显示了生物组织中的光吸收分布。
光学分辨率的光声显微技术为生物组织的结构，形态，功能和代谢提供高分辨率和高对比度的图像信息，在生物分子成像中具有广泛的应用前景。
五波长光纤激光源
Wang的团队通过开发基于单波长纳秒激光源的五波长光纤激光源，改进了OR-PAM。不同波长之间的切换时间发生在亚微秒级，这为同时进行多功能OR-PAM开辟了可能性。Wang的团队通过测量能量波动和漂移来验证系统稳定性，并测试了成像深度以及OR-PAM成像的横向和轴向分辨率。
Wang说，该系统基于受激拉曼散射(SRS)效应。基本上，泵浦激光源可以产生散射的激光束，该散射的激光束的波长比通过光纤的原始入射光束的波长长。当泵浦激光源的能量超过某个阈值时，生成的SRS波长将保持高方向性，高单色性和高相干性，这使其非常适合作为OR-PAM的激光源。多个散射波长可用于多对比度光声成像。
多功能成像和疾病建模
Wang的团队还开发了一种多参数图像处理方法，用于计算微血管中的直径，深度，曲折度和其他生理参数，从而为疾病建模提供图像分析基础。使用五波长OR-PAM，研究团队进一步进行了肿瘤发展，淋巴清除和脑部成像的多功能成像。
在第一步中，他们对体内的小动物进行了多功能显微成像，包括血红蛋白浓度，血流速度，氧饱和度和淋巴浓度。他们还分析了成像区域中不同血管的形态和功能差异(包括直径，血流量，血氧水平等)。
由于传统的多功能OR-PAM需要多个扫描和多个激光源才能获得此类结果，因此他们的工作解决了两个重要问题。一种是组织中血管的微环境随时间变化，因此多次长期扫描会导致功能成像不一致。另一个是不同激光源之间的异步性。此类波动会导致系统的计算错误。这种新方法可以在单个激光源和一次扫描中实现多功能成像，这不仅大大缩短了成像时间，而且提高了成像精度。
Wang说：“将来，通过优化扫描方法，并结合多波长OR-PAM，可以实现某些疾病模型中生理参数动态变化的实时成像。”
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