我国学者在消化道血氧动力学监测光纤光声内窥镜方面取得进展

 
　　在国家自然科学基金项目（批准号：62122031、62135006、61860206002）等资助下，暨南大学关柏鸥教授团队在光声内窥镜研究方面取得进展。研究成果以“基于光学外差超声探测的光学分辨率功能性消化道光声内窥镜（Optical-resolution functional gastrointestinal photoacoustic endoscopy based on optical heterodyne detection of ultrasound）”为题，于2022年12月9日发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-35259-5。
　　消化道内的微循环状态是医学上重要生理特征，微循环状态异常不仅与消化道炎症、肿瘤等疾病相关，还为脓毒症等循环障碍疾病诊断提供了重要的判断依据。现有医用内窥镜只能观察浅层微血管结构，不能提供血氧饱和度、血流速度等功能信息，难以满足临床需求。光声成像利用脉冲激光激发生物组织产生超声信号，通过超声传感器探测超声信号重建出生物组织图像，不仅能够提供高对比度的血管图像，还能实现血氧饱和度的量化表征。传统上采用压电传感器探测超声信号，压电传感器尺寸与灵敏度之间存在制约关系，当用于内窥成像时，由于尺寸受限而无法提供足够的探测灵敏度。
　　研究团队研制出一种基于光纤技术的高灵敏度超声传感器，可将超声信号转换为激光频率变化并进行信号放大，以光外差探测方式实现信号读出。该传感器只有头发丝般粗细，其灵敏度比同尺寸压电传感器高出两个数量级，并具有极好的抗干扰能力，能够在探头快速旋转时稳定工作，使得高性能光声内窥成像成为可能。
　　光声内窥镜探头直径仅2毫米。探头内有两根光纤，其中一根光纤用于引导脉冲激光激发目标组织，另一根光纤用于探测生物组织发出的微弱超声信号。研究团队展示了大鼠直肠的内窥成像结果，不仅清晰地呈现动静脉分布，而且以高空间分辨率呈现出目标区域内血氧饱和度的变化过程（图）。成像结果表明，在炎症发生后的90分钟内，肠道壁的血管发生充血效应，血管密度和血红蛋白浓度均有所增加。
　　这种小尺寸光声成像探头易于与现有肠胃镜集成，可以通过现有肠胃镜的内部通道进入病人体内进行病灶检查，为消化道内微循环监测提供了新的影像学手段，具有重要的临床应用价值。
 
 
 
转自：国家自然科学基因委员会
原文链接：https://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab448/info88011.htm