红外主塔中图像血液和脂质的光声断层扫描

PAT是一种混合模式，利用光诱导的声波从组织获取成分信息。声学传播归因于热弹性膨胀。当组织中特定的化学键吸收光时，当环境温度升高导致组织膨胀时，就会发生这种情况。为了复杂，特定的化学键吸收光，使分子振动，并将一些振动能量转化为热能。这种热量的产生会导致局部组织扩张，从而诱导超声波传感器可以检测到的声学传播。为了诱导光声效应，必须满足热和应力结合条件，以尽量减少散热，并允许热弹性引起的压力在组织内积聚。由此产生的光声压力波可以由方程（1）来表示，光诱导声波（P_o）受温度相关格鲁尼森参数（+）、吸收系数（μ_a）和局部光通度（F）的调节。

P_o =₌F 方程 1

因此，温度的每升高都会产生800帕斯卡压力波，可以使用超声波传感器检测出来。这种键选择光吸收允许用户通过调整光的波长来瞄准各种生物成分，例如使用1100nm光瞄准血液和1210nm光来靶向脂质。此外，由于光被用来诱导声波传播，这种技术通常可用于成像比其他光学技术更深的结构，而无需造影剂或侵入性程序。这种使用第二近红外视光中的长波长光诱导声波的特定方法为用户提供了许多优势，使振动PAT（或VPAT）有可能用于广泛的生物医学应用。

在这里，VPAT方法用于在体内进行脂质和血液特异性成像。通过耦合激光和超声波系统，将光传递到组织，并检测到产生的声波。超声成像使我们能够获得肾上腺主塔的结构信息（图1a），可用于更好地解释VPAT组合信息。具体来说，使用1100nm光来成像主动脉内的血液（图1b），1210nm光用于成像皮下和近端脂肪积累（图1c）。从超声波和VPAT图像中可以看出，皮下脂肪遵循皮肤的几何形状，围阴脂肪遵循主动脉的轮廓，血液信号来自主动脉内部。这些结果证实，事实上，VPAT可用于图像血液和血脂积累在体内。

图1:超声（左），血液VPAT（中），和脂质VPAT（右）图像的ApoE^-/-。皮下脂肪（白色箭头）、围周脂肪（橙色箭头）和血液（红色箭头）清晰可见。

VPAT是一种快速、无创、无标签的方法，用于成像体内的血液和脂质积累。通过将脉冲激光传送给组织，诱导声学传播来获得相对密度并定位生物成分。当与超声成像结合时，可解决组织中的组成和血液动力学信息。该技术的一个当前限制是它的穿透深度，这是大约3毫米的脂质成像。虽然这比目前的光学技术更好，但改进光传递技术将提高穿透深度。改善这一状况的一个方法是开发光声传感器，将光传递到感兴趣的区域最大化，同时将反射光重新定向到组织中。虽然VPAT是一种仍处于起步阶段的成像技术，但近年来它受到极大的关注，使得该技术将来有可能用于更多的实验室和诊所。

所述协议可用于临床前和临床领域的各种应用。三个潜在的VPAT应用包括利用该技术1）研究基于脂质的疾病进展，2）评估有前途的治疗，以及3）改善基于脂质的疾病诊断。跟踪结构、血液动力学和成分信息的能力使VPAT成为研究小动物模型中血管脂如何积累的一项有吸引力的技术（图1）。此外，由于VPAT是一种非侵入性方法，它可以用于评估治疗在纵向研究中的影响。这可以通过减少治疗验证所需的动物数量来具体降低研究成本。最后，VPAT提供成分信息的能力使它成为一种有吸引力的技术，以图像不同类型的斑块患者患有动脉粥样硬化相关疾病，如胡萝卜素和周围动脉疾病。心血管医学目前面临的挑战之一是预测哪些斑块容易破裂，从而有诱发心肌梗死和缺血性中风。因此，VPAT在描述脆弱斑块与稳定斑块方面可能也起着重要作用，因为VPAT能够区分生物成分。综合起来，VPAT有可能在医学研究和临床实践中产生重要影响。

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