浙江多模态微波热声成像实验

近红外光影作为微波热声成像的辅助手段，其独特的光学特性使其在深层组织成像中具有优势，既能够辅助微波能量穿透深层组织，又能提升热声信号的对比度与稳定性，成为当前光影辅助微波热声成像技术的主流选择。近红外光的波长范围为700-1000nm，这一波段的光线具有较强的穿透能力，可穿透人体组织5-10cm，能够覆盖大多数内脏（如肺、肝、肾）与深层病变区域，解决了传统可见光穿透能力弱、无法用于深层组织成像的问题。同时，近红外光对生物组织的损伤较小，其光子能量较低，不会对组织细胞造成电离损伤，可长期、安全地用于临床成像。例如，在肝脏病变成像中，近红外光影（808nm波长）可穿透腹部组织，辅助微波脉冲激发肝脏组织产生热声信号，清晰呈现肝脏、囊肿等病变的位置与大小，分辨率达到50μm，且无电离辐射，对肝脏组织无损伤。此外，近红外光影的强度可灵活调节，可根据肝脏组织的厚度与病变类型，优化光影强度，确保热声信号的有效采集，同时避免组织过度加热。研究表明，近红外光影辅助的微波热声成像，对深层组织病变的检出率比传统微波热声成像提升35%以上，是深层组织成像的理想辅助手段。光影细胞优化微波热声成像系统，提升成像速度与空间分辨能力。浙江多模态微波热声成像实验

光影与微波热声成像融合技术的安全性评估，是该技术临床转化的重要前提，在于评估光影照射与微波激发对生物组织的损伤风险，通过优化参数配置，确保成像过程的安全性，比较大限度降低对人体的不良影响。安全性评估主要围绕两个方面：光影照射的安全性与微波激发的安全性。光影照射的安全性：主要评估光影的强度与波长对组织的损伤，近红外光与可见光的光子能量较低，不会对组织细胞造成电离损伤，但强度过高会导致组织局部升温，造成热损伤，因此需要将光影强度控制在安全范围内（通常不超过100mW/cm²），同时控制照射时间，避免长时间照射同一区域。微波激发的安全性：主要评估微波能量对组织的热损伤，微波脉冲的能量过高会导致组织过度加热，造成细胞坏死，因此需要优化微波脉冲的参数（如脉冲宽度、频率、能量），确保组织的升温幅度控制在安全范围内（通常不超过5℃）。此外，还需要评估该技术对敏感组织（如脑部、眼部、胎儿）的影响，通过动物实验与临床试点，验证技术的安全性。研究表明，在优化的参数配置下，光影辅助微波热声成像对人体组织无明显损伤，安全性达到临床应用标准，为该技术的临床应用提供了保障。广东无损微波热声成像实验基于光影细胞的微波热声成像，在微创诊疗中具备重要应用前景。

光影的空间调制技术是提升微波热声成像分辨率的手段之一，通过对光影的空间分布进行精细调控，可实现对微波能量的空间聚焦，进而提升成像的空间分辨率与定位准确性，突破传统微波热声成像的分辨率局限。光影的空间调制主要通过光阑、空间光调制器等组件实现，可将光影调制为点、线、网格等多种空间模式，其中，点扫描调制模式是应用的一种——通过将光影聚焦为微小的光点，逐点扫描目标区域，每一个光点对应一个微波激发点，产生的热声信号携带该点的组织信息，经过逐点采集与重构，即可形成高分辨率的断层影像。这种调制模式的分辨率可达到微米级，能够捕捉目标组织的细微结构，例如，在脑部成像中，可清晰呈现脑血管的分支结构、神经纤维的分布等细节。线扫描调制模式则是将光影调制为一条细线，沿目标区域进行扫描，适用于大面积、快速成像，兼顾成像效率与分辨率，例如，在全身成像中，可快速完成对人体的扫描成像，筛查全身脏器的病变。网格调制模式则是将光影调制为网格状，同时激发多个目标点，提升成像效率，适用于动态成像场景，可实时监测目标组织的动态变化。

光影调控的微波热声成像在生物医学领域的基础研究中具有广泛应用，尤其在生物组织成像、生理功能监测等方面，为研究生物组织的结构与功能提供了全新的技术手段。在活体小动物成像研究中，光影的微波热声成像能够实现对小鼠、大鼠等模式生物的全身或局部组织成像，无需造影剂即可清晰呈现的形态结构与生理状态，例如，通过近红外光影调控微波能量，可实现对小鼠脑部、肝脏、肾脏等深层的高分辨率成像，观察的血流变化、组织代谢等生理过程。与传统的荧光成像、CT成像相比，光影调控的微波热声成像具有无电离辐射、穿透深度深、对比度高的优势，可长期监测生物组织的动态变化，避免了电离辐射对生物组织的损伤，也无需复杂的样品预处理。在细胞水平的研究中，光影的微波热声成像可实现对单个细胞的成像，通过精细调控光影的照射范围与微波能量，能够捕捉细胞的形态变化、细胞膜通透性等细节信息，为细胞生物学研究、药物作用机制研究提供了有力支撑。研究发现，利用光影调控的微波热声成像技术，可实时监测细胞在药物作用下的代谢变化，为药物筛选与药效评估提供了高效、无创的检测方法。微波热声成像引入光影细胞，大幅降低成像所需微波辐射能量。

光影的微波热声成像在眼部疾病诊断中具有独特的应用优势，其能够穿透眼部组织，实现对视网膜、脉络膜、巩膜等眼部结构的高分辨率成像，检测眼部的微小病变，且具有无创、无电离辐射的特点，避免了传统眼部检测技术对眼部组织的损伤，为青光眼、视网膜病变、黄斑病变等眼部疾病的早期诊断提供重要依据。眼部组织结构复杂、脆弱，传统的眼部检测技术如眼底镜、 OCT 成像虽然能够检测眼部病变，但眼底镜的分辨率有限，OCT 成像的穿透深度不足，难以检测深层眼部组织的病变。而光影调控的微波热声成像，通过可见光或近红外光影调控微波能量，可穿透角膜、晶状体等眼部组织，清晰呈现视网膜的厚度、脉络膜的血管分布、巩膜的结构等，检测视网膜脱离、黄斑水肿、青光眼视神经损伤等病变。例如，在视网膜病变诊断中，该技术可清晰呈现视网膜的细微出血、渗出等病变，实现疾病的早期发现与干预；在青光眼诊断中，可检测视神经纤维的损伤情况，评估病情的严重程度。此外，该技术还可用于眼部疾病后的疗效监测，通过对比治疗前后的眼部影像，可直观判断病变的恢复情况，评估治疗效果。设计高灵敏度光影细胞，进一步强化微波热声成像探测极限。生物医学微波热声成像原理

光影细胞与微波热声成像协同，实现从细胞到组织层级跨尺度观测。浙江多模态微波热声成像实验

光影调控的微波热声成像在肿瘤早期诊断中具有独特优势，其能够通过捕捉肿瘤组织与正常组织在微波吸收、热声信号产生等方面的差异，实现对早期的精细检测与定位，且具有无创、无电离辐射、分辨率高的特点，有望成为肿瘤早期筛查的重要技术手段。肿瘤组织与正常组织的生理结构与成分存在差异，肿瘤组织的血管丰富、代谢旺盛，对微波能量的吸收系数远高于正常组织，在光影调控的微波热声成像中，肿瘤区域会产生更强的热声信号，形成明显的影像对比度，从而实现对的精细识别。例如，在肺早期诊断中，通过近红外光影调控微波能量，可穿透胸腔组织，清晰呈现肺部的微小结节，其分辨率远高于传统的胸片、CT成像，能够检测到直径小于1mm的微小。在肝诊断中，光影调控的微波热声成像可清晰呈现肝脏的边界、大小与浸润范围，为的分期、治疗方案制定提供重要依据。此外，该技术还可用于肿瘤治疗后的疗效监测，通过对比治疗前后的热声影像，可直观判断的缩小情况、是否复发，为治疗效果评估提供精细参考。浙江多模态微波热声成像实验