生物医学工程师现在能够对一只小动物的内部运作进行实时，全面的观察，并且具有足够的分辨率，可以看到活动的器官，流动的血液，循环的黑素瘤细胞和发射神经网络。

　　被称为“单脉冲光声计算机断层扫描(SIP-PACT)”的技术利用光和超声波的优势来对准活体动物。杜克大学和加州理工大学的研究人员表明，这种混合成像技术打破了小动物全身成像中长期存在的分辨率和速度障碍。它提供了实时小动物内部功能的完整横截面视图。

　　结果于2017年5月10日在线发表在Nature Biomedical Engineering上。

　　“光声成像一直被期待获得具有丰富功能信息的小型动物的实时全身成像，”杜克大学生物医学工程助理教授姚俊杰说。“随着这一进步，研究人员可以轻松地观察药物在整个动物中的分布，并追踪不同器官的反应。”

　　光声成像将各种成像技术结合到一个平台中。

　　传统的基于光的显微镜提供快速，高分辨率的图像，其基于组织吸收，反射或发射的光的波长(即，颜色)保留重要的功能信息。然而，当它穿过组织时散射的大量光线将光学显微镜的深度限制在几毫米。

　　超声波可以轻松穿过组织，提供更深入的视野，但不具备读取组织化学成分的能力，并且错过了光携带的大部分重要信息。磁共振成像(MRI)也可以深入到组织中，但需要强磁场，并且通常需要几秒到几分钟才能形成图像。X射线和正电子发射断层扫描(PET)向受试者提供过多的辐射以在长时间内实用。

　　光声成像使用强大但极短的激光脉冲，安全地使细胞发射超声波，然后超声波无阻碍地穿过组织。

　　“它基本上将一秒钟的夏季 - 中午阳光照射到一个指甲区域到一个纳秒，”姚明说，他已经使用这项技术近十年了。“当激光撞击一个细胞时，能量会使它加热一点点并立即膨胀，形成一个超声波。这就像推动物体慢慢移动并撞击它以引起振动之间的区别。”

　　结果是成像技术可以在亚毫米级分辨率下与典型的生物组织相距5厘米，同时保留传统光学显微镜提供的功能信息。例如，黑色素吸收近红外光，而血液对光的反应根据携带的氧气量而不同。

　　在新论文中，由加州理工学院的Li Li Wang博士领导的姚和同事为成像技术的曲目添加了非常理想的速度和全景视图。他们建立了一个圆形超声波探测器和一个快速数据采集系统，可以从小动物体内的任何地方对超声波的起源进行三角测量。在安全限制范围内运行的快速激光器的帮助下，升级后的设备可以每秒50次成像鼠的整个横截面成像，提供120微米分辨率的内部工作的详细电影。

　　“全景效果提供来自各个方向和所有角度的信息，因此您不会丢失每次激光拍摄的任何信息，”姚说。“你可以看到身体的动态 - 心脏的抽吸，动脉的扩张，各种组织的功能。”

　　在论文中，Yao及其同事描述了他们如何使用这些能力来追踪穿过小鼠血管的癌性黑色素瘤细胞。他们还展示了观察整个神经网络实时发射的能力。

　　“这种方法特别强大，因为它不依赖于注射任何类型的造影剂，”姚说。“你可以肯定，变化不是由外来变量造成的。我们认为这项技术在临床前成像和临床翻译方面都具有巨大的潜力。”