激光与光电子学进展, 2019, 56 (7): 070001, 网络出版: 2019-07-30   

光声成像技术在早期癌症检测治疗中的潜在应用 下载: 1885次

Potential Applications of Photoacoustic Imaging in Early Cancer Diagnosis and Treatment
作者单位
福建师范大学光电与信息工程学院医学光电科学与技术教育部重点实验室暨福建省光子技术重点实验室, 福建 福州 350007
图 & 表

图 1. 光声成像原理示意图

Fig. 1. Principle of photoacoustic imaging

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图 2. 光声成像系统。(a)透射式OR-PAM系统;(b)反射式OR-PAM系统;(c)暗场照明AR-PAM系统;(d)环形超声换能器阵列PACT系统;(e)线性超声换能器阵列PACT系统;(f)半球形超声换能器阵列PACT系统;(g)基于二维法布里-珀罗干涉仪声学传感器的PACT系统;(h)血管内侧视光声导管[46]

Fig. 2. Photoacoustic imaging systems. (a) Transmission-mode OR-PAM system; (b) reflection-mode OR-PAM system; (c) AR-PAM system with dark-field illumination; (d) PACT system with ring-shaped UTA; (e) PACT system with linear UTA; (f) PACT system with hemispherically shaped UTA; (g) PACT system based on 2D Fabry-Perot interferometer acoustic sensor; (h) side-viewing intravascular PA catheter[46]

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图 3. 乳腺癌的光声成像[30]。(a)固定未处理的乳腺癌UV-PAM图;(b)经过切片和染色处理的乳腺组织与(a)中相同区域的H&E染色的组织学图像;(c)(d)对应(a)(b)中的红色虚线区域放大后的UV-PAM和H&E染色图像;(e)(f)对应(a)(b)中的黄色虚线区域放大后的UV-PAM和H&E图像;(g)放大(a)中橙色虚线区域的UV-PAM图像

Fig. 3. Photoacoustic imaging of breast tumor[30]. (a) UV-PAM image of fixed, unprocessed breast tumor; (b) H&E-stained histologic image of same area shown in Fig. (a) acquired after sectioning and staining breast tissue; (c)(d) zoomed UV-PAM and H&E-stained images of red dashed regions in Fig. (a) and (b), respectively; (e)(f) zoomed UV-PAM and H&E images of yellow dashed regions in Fig. (a) and (b), respectively; (g) zoomed UV-PAM image of orange dashed region in Fig. (a)

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图 4. 血红蛋白吸收光谱[83]

Fig. 4. Absorption spectra of hemoglobin[83]

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图 5. 光声成像测量得到的肿瘤内的血氧浓度。(a)两个单波长振幅PAR技术;(b)双波长振幅微分PAR成像技术;(c)两个单波长相位滤波微分PAR技术;(d)双波长相位滤波微分PAR技术[80]

Fig. 5. Oxygenation levels within tumor using photoacoustic imaging. (a) Two single-wavelength PAR amplitude technique; (b) two-wavelength differential PAR amplitude technique; (c) two single-wavelength phase-filtered differential PAR technique; (d) two-wavelength phase-filtered differential PAR technique[80]

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图 6. 肿瘤的光声黏弹性成像。(a)肿瘤的光吸收图像;(b)肿瘤的黏弹性成像;(c)标记的肿瘤区域与正常组织的PA信号的平均幅度和相位延迟[91]

Fig. 6. Photoacoustic viscoelastic imaging of tumor. (a) Optical absorption image of tumor; (b) viscoelasticity image of tumor; (c) averaged amplitude and phase delay of PA signal from marked tumor region and normal tissue [91]

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图 7. 前列腺肿瘤的光声功率谱成像[100]。(a)肿瘤和正常组织在感兴趣区域的超声成像;(b) PA图像与超声图像叠加后的中频带拟合结果;(c) PA图像与超声图像叠加后的斜率;(d) PA图像与超声图像叠加后的截距

Fig. 7. Photoacoustic power spectral imaging of prostate tumors[100]. (a) Ultrasonic imaging in region of interests for tumor and normal tissue; (b) mid-band fitting result after superposition of PA image and ultrasonic image; (c) slope after superposition of PA image and ultrasonic image; (d) intercept after superposition of PA image and ultrasonic image

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吴华钦, 王昊宇, 谢文明, 李志芳, 吴淑莲, 李晖. 光声成像技术在早期癌症检测治疗中的潜在应用[J]. 激光与光电子学进展, 2019, 56(7): 070001. Huaqin Wu, Haoyu Wang, Wenming Xie, Zhifang Li, Shulian Wu, Hui Li. Potential Applications of Photoacoustic Imaging in Early Cancer Diagnosis and Treatment[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2019, 56(7): 070001.

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