【产通社，1月29日讯】通过融合两种强大的成像方法，美国加州理工和南加州大学的研究人员开发出一种前所未有的快速和观察人体细节的新方法。该技术能够生成三维全彩图像，不仅展示了软组织的形状，还实时展示了血管的功能。在早期演示中，研究人员成功拍摄了人体多个不同部位，凸显了该方法的多功能性。

这种结合影像技术有望显著改善医生发现和研究疾病的方式。潜在应用包括更精确的乳腺肿瘤成像、追踪糖尿病引起的神经损伤的新方法，以及在血液流动下观察大脑结构的先进工具。这项工作为医学扫描提供了一条路径，这些扫描既信息量更大，也更容易长期重复。

研究人员在发表在《自然》生物医学工程期刊上的一篇论文中描述了这项新技术。

医学影像通常需要在速度、成本和可采集信息类型之间做出权衡。超声作为最广泛使用的技术之一，速度快、成本低廉，非常适合可视化组织结构。然而，它通常只能提供二维视图，难以广泛捕捉范围或揭示血液化学或血液流动的详细信息。

光声成像解决了部分空白，但引入了其他空白。在这种方法中，激光光被送入人体，被血管中的分子吸收。这种吸收产生了声波，可以被检测并转化为图像。由于不同分子以不同方式吸收光线，光声成像可以用光学色彩显示血管，从而可视化血液在动脉和静脉中的流动。然而，单靠该技术无法提供足够的结构细节，无法完全绘制周围组织的分布图。

其他先进的成像工具，如计算机断层扫描（CT）和磁共振成像（MRI），可以提供详细的解剖图像，但也存在显著的缺点。这些方法可能成本高昂，需要使用显影剂，有时需要暴露于电离辐射，或者耗时过长，不适合频繁监测或床边使用。

结合超声与光声学

为克服这些限制，研究人员开发了RUS-PAT（旋转超声断层扫描，RUST，结合光声CT扫描，PAT）。PAT最早由加州理工学院医学工程与电气工程布伦教授、Andrew and Peggy Cherng医学工程领导讲席教授王立宏在二十多年前开发。

在PAT中，吸收光线的分子对短激光脉冲产生振动，产生声学信号。这些信号随后可以被检测并处理，形成详细的高分辨率图像。研究团队当前工作的目标是将PAT与超声的优势结合起来。但这不是一加一，需要找到一种最优的方式将这两种技术结合起来。

将光学色彩引入超声图像

混合旋转超声与光声学断层扫描（RUS-PAT）结合了快速全景旋转超声断层扫描与光声学断层扫描，实现软组织结构和血管的准同步三维成像。该系统已被用于获得多个人体解剖区域的大视场双对比成像，包括头部、乳房和四肢。

超声通常使用多种换能器来产生和接收超声波，直接将该过程与PAT结合起来，对于广泛应用来说过于复杂且成本过高。而PAT只需通过超声波检测，这给了王一个主意。PAT允许激光光在组织内扩散，最终触发可测量的超声波产生。

同样，研究人员可以用一个广域超声换能器将超声波广泛发射到组织中。随后可以使用相同的探测器测量两种模态产生的波。在新系统中，少量弧形探测器围绕中心点旋转，使其表现得像一个完整的半球探测器，但复杂度和成本都降低了一小部分。

已展示的临床潜力

声学与光声学技术的新结合解决了当前临床实践中广泛使用的医学影像技术的许多关键局限，更重要的是，人类应用的可行性已在多个环境中得到证明。

RUS-PAT技术有望应用于身体任何能够将光传递到的区域，并适用于临床医生或研究人员需要通过形态学和颜色相关功能的协同成像而受益的应用。例如，RUS-PAT可以改善乳腺肿瘤成像技术，使医生能够准确了解肿瘤的位置和环境，以及其病理和生理。它还可以帮助医生监测糖尿病神经病变引起的神经损伤，提供一体化的氧气供应监测和形态监测方式。王博士表示，这项技术在脑成像中也可能有用，使科学家能够观察大脑的结构细节，同时观察血流动力学。

目前，该系统可扫描至约4厘米深度。光线也可以通过内镜传递，使深层组织更容易被新技术覆盖。RUS-PAT扫描可在不到一分钟内完成。配置包括一套扫描系统，配备超声换能器和安装在床底下的激光。该药物已在人类志愿者和患者身上验证，目前处于转化开发的早期阶段。

剪报来源：
https://scitechdaily.com/scientists-develop-a-new-way-to-see-inside-the-human-body-using-3d-color-imaging/
论文链接：
DOI：10.1038/s41551-025-01603-5