近日，香港城市大学（以下简称CUHK）多光谱超低计量光声显微镜（SLD-PAM）系统比传统光声成像系统具有更高的灵敏度。

通过提供极高的灵敏度，SLD-PAM能够帮助扩大光声显微镜在生物医学领域的应用。在未来，它可以转化为临床设置；例如，它可以用于眼科检查，其中低功率激光是病人安全和舒适的首选。长期监测药代动力学或血流也需要低剂量成像，以减轻对组织功能的干扰。

图1 (a) 传统聚丙烯酰胺（PAM），(b) 超低脉冲能量下与绿光源的SLD-PAM，(c) 通过双波长光谱分解由 SLD-PAM 获得的上静脉血氧饱和度图像的体内结果的比较。^[1]

CUHK教授Lidai Wang称：“高灵敏度是高质量成像的关键。它能够检测发色团——通过吸收特定波长的可见光而赋予材料颜色的分子——不会强烈吸收光。”

此外，由于低功率光源足以操作SLD-PAM，减少了光漂白、光毒性或微扰脆弱组织的机会。为了构建SLD-PAM，该团队优化了先前开发的一种光声探针技术，并实现了光谱-空间滤波器。

该团队定制了一个高数值孔径声学透镜，以优化光学和声学光束合成器，并改善光学和声学焦点之间的对其。他们将这些该井与一种基于离散小波变换的创新4D光谱空间过滤算法结合起来。该算法使SLD-PAM能够在所有三维空间和全光波长中滤除相干光声信号，极大提高了显微镜恢复微弱信号的能力。这些改进使显微镜的灵敏度提高了6-33倍。

图2 (a) 低剂量聚丙烯酰胺(PAM)和(b)超低脉冲能量红光光源下的SLD-PAM的体内结果比较，以及(c)通过双波长光谱分解由 SLD-PAM 获得的上静脉血氧饱和度图像。^[1]

SLD-PAM 可广泛应用于低吸收纳米制剂、小分子、基因编码生物标志物以及广谱低功耗光源。该系统的成本相对较低，使研究实验室和诊所负担得起。

Wang说：“SLD-PAM 能够在对受试者损伤最小的情况下对生物组织进行非侵入性成像，为解剖学、功能学和分子成像提供了强大而有前途的工具。我们相信 SLD-PAM 可以帮助推进光声成像的应用，使许多新的生物医学应用成为可能，并为临床翻译铺平新的道路。”

王和他的团队计划在使用 SLD-PAM 系统的生物成像中测试范围更广的小分子和基因编码的生物标志物。他们还打算采用更多类型的低功耗光源在更广泛的光谱，以发展可穿戴或便携式光学分辨率光声显微镜系统。

以上结果发表在期刊《Advanced Science》上。

[1] Zhang Y, Chen J, Zhang J, et al. Super‐Low‐Dose Functional and Molecular Photoacoustic Microscopy[J]. Advanced Science, 2023, 10(23): 2302486.

新闻链接：
https://www.photonics.com/Articles/Super-Sensitive_PAM_Ensures_Image_Quality_with/a69327