图1.富士（FUJIFILM）Vevo® LAZR-X小动物光声超声多模成像系统

动物影像平台的小动物高频超声成像系统已升级为小动物光声超声多模成像系统（图1）。升级后的小动物光声超声多模成像系统同时具备了超声成像和光声成像功能，能够同时采集光声和超声影像，­实现光声信号与超声影像的共定位，同时还兼具光学成像的高灵敏性与超声成像的高分辨率。

“光声模块”配置了脉冲可调式激光器，可实现近红外一区（680-970 nm）和近红外二区（1200-2000 nm）的光声成像。“超声模块”配备了MX250（14-28 MHz，中心频率21 MHz）、MX550D（26-52 MHz，中心频率40 MHz）2个超声探头，可满足大鼠、小鼠等实验动物的成像需求。该系统的两个模块分别具备不同的功能应用，以满足多种研究需求。

利用脉冲激光照射生物组织的成像部位，组织的生色基团（内源或者外源）吸收特定波长的能量，将其转化为热能，使附近的组织发生热弹性膨胀，从而发射超声波。信号被超声探头接收后，利超声换能器进行检测处理，实现超声和光声图像的共定位。

光声成像的造影剂可分为内源和外源两种，内源造影剂包括血红蛋白（氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白）以及黑色素。外源造影剂包括染料、荧光分子、纳米粒子等在成像波段内有特异性吸收的材料。

光声成像技术可广泛应用到心血管疾病（心肌炎、血栓、心梗等）、肿瘤、药物代谢以及脑功能等方面的研究。

应用实例：

1. 光声的体外及体内评价[Adv. Sci. 2021, 8, 2101242 ]

图3.  a）不同浓度的5-Fu-Si NSs在体外808nm处的PA信号。b）（a）中对应的光声信号强度。

图4. a）静脉注射Si-NSs和5-Fu-Si-NSs后不同时间点肿瘤的体内PA图像。b）不同时间点肿瘤内的PA强度。c）不同时间点肿瘤内的SaO2强度。d）不同时间点肿瘤内的HbT信号强度。

2. Vevo LAZR光声超声多模态成像系统检测肿瘤内血氧饱和度（sO2）[ Nano Lett. 2018 Oct 10;18(10):6360-6368.]

图5. b）注射后不同时间点（0h, 4h,24h）皮下肿瘤荷瘤小鼠模型的代表性光声图像。c）图为在整个肿瘤区域内平均血氧饱和度（sO2 Avr）的定量结果。

小动物超声能量转换器即超声探头，将电能转换为超声波，通过介质即涂抹到小动物皮肤表面的耦合剂，将超声波传递到小动物体内。超声波在遇到两种不同密度介质的交界面时发生界面反射，反射回的超声波成为回声，回声由超声探头接收后，经数模转化，形成最后的超声图像。

1. 灰阶模式(B-Mode): 主要用于结构性的影像观察，常常和其他模式结合使用。

2. 运动模式(M-Mode): 是在灰阶结构成像的基础上，使用测量线检测某一区域随时间变化的情况，可用于心脏或血管壁运动的研究。

3. 彩色多普勒模式(Color Doppler Mode): 俗称彩超，可对血流的方向和速度进行粗略检测。

4. 脉冲多普勒模式(Pulse-wave Doppler Mode): 可对血流的速度和方向进行精确的测量。进行血流信号探测时，建议在彩色多普勒模式下找到血流最快的位置，然后再使用脉冲多普勒模式进行精确测量。

5. 三维成像功能模块（3D Mode）

• 肿瘤和其他组织结构的体积量化和测量；

• 三维超声模块通过与其他功能模块如彩色多普勒，能量多普勒，对比造影功能相结合，可进行高级数据图像获取和分析，得以在多个研究领域皆可广泛应用。

6. 组织多普勒模式(Tissue Doppler Mode): 是将多普勒频移原理应用于心肌组织，从而获得关于心肌组织运动速度、方向、时间等方面的信息，以便更直观的来分析心脏功能的一项新型技术。

图6.  小鼠心脏左心室四腔心切面的二尖瓣环组织多普勒图像

7. 能量多普勒模式(Power Doppler Mode): 与彩色多普勒类似，但更灵敏，可检测到更细小的血流信号，主要提供二维的血管分布图，不显示血流的方向。

图7. 小鼠皮下肿瘤的能量多普勒图像

8. 对比剂成像功能模块(Contrast Imaging Functionality): 采用先进的微泡造影技术，将微米级直径的包膜微气泡，通过静脉注射进入血液循环系统。利用造影剂使后散射回声增强，提高超声波的反射强度，从而达到超声造影成像的目的。

图8. 小鼠皮下肿瘤的对比剂成像图像

9. Vevo 图像引导注射装置（Imaging Station Extension with Injection Mount): 在Vevo成像平台基础上拓展的轨道系统延伸和显微操作控制装置，实现图像的引导注射功能。

图9. 超声引导下的定点注射