很多小型實驗動物，最常見的是小鼠，對新藥開發、生理、病理以及臨床前研究都是不可或缺的。如果能夠更好的研究這些小動物的活體情況，對于很多研究來說更具參考價值，比如，腫瘤的發展，藥物的遞送，預后的研究。

來自杜克大學和華盛頓大學圣路易斯分校的研究人員開發了一種名為單脈沖光聲計算機斷層掃描（SIP－PACT）的技術。這是一種新的光聲技術組合，它能夠提供驚人的高分辨率，可以實現對活體小動物實時的斷層掃描。新技術能夠觀察到器官活體的樣子，血液在流動、神經在放電、腫瘤在生長。研究發表在《Nature Biomedical Engineering》上。

光聲成像技術利用光來誘導細胞發出超聲波，現在這種技術可以在一分鐘內完成活體小鼠的全身橫截面掃描。（圖片來源：杜克大學）

此前，這些動物模型的全身成像依賴于經典的非光學方法，例如包括磁共振成像（MRI），X射線計算機斷層攝影（X射線CT），正電子發射斷層掃描（PET）或單光子發射計算機斷層攝影術（SPECT）和超聲斷層攝影（UST）。雖然這些技術可以提供深層次滲透，但是有著各種的限制性。以MRI為例，實現微觀分辨率需要昂貴的高磁場和長的數據采集時間，范圍從幾秒到幾分鐘，對于動力學研究來說太慢了。X射線CT缺乏功能性對比，PET和SPECT單獨使用時空間分辨率較差，另外，X射線CT，PET和SPECT會遞送較強的電離輻射，對于活體來說，實在不適合全身使用。

我們今天所介紹的這種光聲成像技術，則打破了之前長期存在的對小動物全身成像分辨率和速度的障礙，新技術快速的提供了小動物內部組織器官的完整截面圖像。

使用新技術對小鼠體內腸道的工作實況進行光聲成像。（圖片來源：杜克大學）

傳統的光學顯微鏡能夠顯示出組織吸收、發射光的快速、高分辨率圖像，但是光穿透組織只有幾毫米，嚴重限制了它的應用。超聲波能夠深入的穿透組織，但是不能夠閱讀組織的化學成分和光信息。SIP－PACT技術將光聲成像整合到一個平臺，該技術使用極短時間的激光脈沖進入組織，由于組織加熱和膨脹從而產生超聲波，然后超聲換能器能夠檢測到這些聲波來渲染圖像。

SIP－PACT技術原理示意圖（圖片來源：《Nature Biomedical Engineering》）

這是一種安全的成像技術，目前，能夠達到5厘米的深度以及亞毫米級別的分辨率，同時，能夠保留光學顯微鏡的功能。升級后的設備可以對成年大鼠以每秒50次的頻率進行橫截面掃面，并且以120微米的分辨率對活體內部工作詳情成像。

新技術通過測量氧水平對活體小鼠腦部的神經元放電進行跟蹤，同功能性磁共振掃描相似。（圖片來源：杜克大學）

研究人員表示，“全景效果提供了從四面八方所有角度的信息，這樣你就不會錯過從每個激光發射的任何信息。你可以觀察到身體內部的實時運作——心臟泵血，動脈擴張，各種組織的運作。”

這種成像技術具有巨大的臨床應用潛力，它很安全，且不依賴于任何注射的造影劑。目前，這種技術適用于臨床前研究，對于藥物開發、評價及疾病研究和治療預后來說都將是強大的助力。