时间：2020-07-13
光声成像技术(PAI)结合了光学成像的功能性和超声成像的高空间分辨率等优点，是一种以超声作为媒介的生物光子成像方法，能够作为肿瘤早期诊断和生物学研究的有效影像手段。该方法采用脉冲激光照射生物组织，组织吸收光能量后产生超声(光声)信号，通过测量携有生物组织光学吸收特征信息的光声信号，能够重建出组织体的光学参数图像。因此，PAI技术既保有光学功能成像的高对比度和安全性等诸多优势，又由于超声波低衰减和高穿透性等特点，大幅度降低了组织体散射效应的影响，能够对深层组织进行高空间分辨率和高对比度的结构和功能成像。目前，PAI技术已成为生物医学成像领域发展最快的技术之一，其与内源性或外源性对比剂相结合，能够对微血管、血红蛋白浓度、血氧饱和度和肿瘤细胞(如黑色素瘤细胞)等进行高对比度成像，这使得其在肿瘤血管及血氧情况监测、揭示肿瘤发生发展规律、肿瘤病灶诊断和疗效判定等临床和生物医学研究领域拥有巨大的应用前景。
为实现对深层软组织光学（吸收）系数分布进行高分辨、高定量的重建，搭建了一套仿CT扫描模式的PAT/DOT联合测量系统，结合PAT导引DOT重建策略，为DOT重建过程提供先验信息以减少DOT逆问题所呈现的高度不适定性，从而提高对光学参数重建的定量性及空间分辨率。
图1 仿CT扫描模式PAT/DOT联合测量系统原理图
图2 仿CT扫描模式PAT/DOT联合测量系统实物图
图3 实验仿体图：(a)标准数字鼠胸腔模型及主要器官；(b)仿体横断面实物图
图4 小鼠胸腔仿体实验重建结果：(a)XCT重建结果；(b)PAT重建结果；(c)各子区域点集提取结果；(d)传统基于节点的DOT重建结果；(e)PAT导引DOT重建结果（硬先验）；(f)PAT导引DOT重建结果（软先验）
承担课题：
1. 国家自然科学基金，面向人源异位移植肺癌动物模型的多参数量化光声介观成像先进方法， 2018.01-2021.12
2. 国家自然科学基金，基于扩散光学层析支持的小动物定量光声层析成像方法研究， 2015.01-2017.12
发表的主要论文：
1. Yihan Wang, Huijuan Zhao, and Feng Gao et al, Enhancing sparse-view photoacoustic tomography with combined virtually parallel projecting and spatially adaptive filtering, Biomedical Optics Express, Vol. 9(9):4569-4587, 2018.
2. Yihan Wang, Huijuan Zhao, and Feng Gao et al, Toward whole-body quantitative photoacoustic tomography of small-animals wit-h multi-angle light-sheet illuminations, Biomedical Optics Express, Vol. 8(8):3778-3795, 2017.
3. Yihan Wang, Huijuan Zhao, and Feng Gao et al, Combin-ed diffuse optical tomography and photoacoustic tomography for enhanced functional imaging of small animals: a methodological study on phantoms, Applied Optics, Vol. 56(2): 303-311, 2017.
4. 路彤，高峰，李娇，等，基于多角度光声介观成像方法的小动物肿瘤特异性成像研究，中国激光:1-10,2019.
