加州理工学院的最新工作揭示了手、臂、腿和脚的血管造影结构。

皮肤组织下：血液供应图

加州理工学院Lihong Wang小组的新研究使光声计算机断层扫描（PACT）能够对人体四肢的血管造影结构进行成像，这进一步表明该技术可能具有临床价值。

PACT，其中王先生是其中的关键先驱之一，它采用非电离激光脉冲在短时间内将吸收目标短暂加热，然后让其冷却，从而产生扩展，进而产生超声信号。最后可以重建该信号以产生显示目标内光学吸收分布的图像。

血液中的血红蛋白已被证明特别适合作为PACT手术中的发色团，使其成为准确可视化身体不同部位血管位置和范围的有吸引力的技术。然而，由于光声信号固有的低强度，捕获图像所需的相对长的时间是一个长期的挑战。

Wang的小组专门设计了一种PACT结构，以最大化从组织样本中提取信号信息，并在尽可能短的时间内完成。 该研究发表在Journal of Biomedical Optics上。

该平台采用1064 nm和10Hz重复率的双侧激光照射，通过可切换镜在相同目标区域的纵向和横向横截面成像之间交替。具有512个元件的超声换能器阵列记录了光声信号，使用定制的数据采集系统同时采样。

测试表明，PACT系统能够重建人手和前臂的血管，在所有方向上成像深达1.8厘米的脉管系统，并突出显示该技术在没有外部造影剂的情况下进行深度成像的潜在价值。对受试者的足部、腿部和二头肌的进一步检查证实了这一发现。

监测动脉疾病

至关重要的是，可以在5到15秒内收集全体积图像的数据，并且在100微秒内获取每个断层切片，消除由心跳或呼吸引起的运动效应的潜在并发症。因为血管的运动将在阻塞附近改变，这可用于诊断血管中的潜在阻塞。

“通过在志愿者手腕上反复对单个平面进行成像，我们以10 HZ的帧速率监测脉动脉的血管壁，并显示脉搏以心跳频率为中心，”该团队在其发表的论文中评论道。“将此运动与相邻的固定血管进行比较，可以证实PACT能够跟踪血管运动的高对比度。这种高成像速度可以帮助医生定位和表征动脉阻塞。”

优化的PACT平台的其他可能应用包括筛选与糖尿病相关的问题，为血管重建手术等程序提供术后监测，以及监测药物治疗的反应。

Wang的项目团队确实注意到PACT的穿透深度可能对皮肤颜色敏感，因为黑色素体是大多数可见光和近红外电磁波谱中的主要光学吸收剂。但该技术对适合该技术的皮肤着色患者的潜在影响可能相当大。

“这项工作表明，PACT可能是一种非侵入性的方法，可以提供具有高时空分辨率的人体四肢强对比血管造影图像，”该团队指出。“这表明它可以为检测血管疾病和监测血管健康提供一种有用的方式。”

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