皮肤光声研究和临床试验新进展
很多皮肤疾病的发展过程与血红蛋白、胶原蛋白、脂质等分子含量和分布的变化相关，这些化学成分的变化在超声成像中难以发现，但在光声成像和光声谱检测中却可以轻易被检测出来，在临床上可以作为超声的补充检查手段。
近20年来，医学光声成像（photoacoustic imaging，PAI）技术发展非常迅速。它是一种利用脉冲激光作为声波激发源，基于生物组织光吸收和热弹性质的差异，对产生的光声信号进行图像重建，获取组织物理化学信息的新兴生物医学影像技术。由于生物组织中的各种大分子带有大量的碳、氢、氧、氮、磷等元素，这些元素之间的分子键的共振频率多位于可见光和红外波段，因此很多生物大分子，如含氧血红蛋白、脱氧血红蛋白、磷脂、胶原蛋白、水等都在这些波段有特定的吸收峰。当采用不同波长的脉冲激光辐照生物组织时，组织中的大分子就会吸收不同波长的激光产生光致超声信号，对信号进行图像重建或者做谱分析，就能挖掘出这些大分子的信息。
首先，PAI在血管识别方面具有天然优势。在近红外波段，血红蛋白相对其他大分子的光吸收率非常高，因此在这些波段，PAI对血红蛋白具有很高的特异性。另外，由于PAI是光进声出，生物组织对高频超声的衰减远远小于超声成像，使得微血管的PAI成为可能。因此，PAI在与血管畸形的皮肤疾病的诊断方面极具潜力。经多年研究，同济大学光声交叉研究团队已成功将PAI技术应用于鲜红斑痣（PWS）诊断及PDT术后疗效跟踪评估的初步临床试验，其理论结果和临床试验结果受邀发表在Springer出版社出版的新书LED-based Biomedical Photoacoustic Imaging：From Bench to Bedside中。对PWS患者的跟踪试验结果表明，光声成功地对PWS患者皮下微血管的增生情况进行了成像，并量化了微血管增生的厚度和密度，为PWS的临床诊断和PDT治疗的疗效评估提供了直观影像和量化数据，可以帮助医生更好的选择治疗方案（图8-2-1、图8-2-2）。
图8-2-1 光声装备和常用体位
A.基于LED的光声成像系统。B.带有耦合水囊的光声成像探头。C.对患者进行光声成像诊断的示意图
图8-2-2 光声在鲜红斑痣中的应用
A.患者1面部正常和PWS病灶成像区域示意图。B.患者1面部VISIA图。C.患者1正常部位超声（灰度）与光声（伪彩）融合成像。D.患者1 PWS病灶部位超声（灰度）与光声（伪彩）融合成像。E.患者2 PDT术前和术后PWS血管增生水平的光声量化评估曲线
图8-2-3 光-声多模态分子指纹成像系统
A.同济大学光声交叉研究团队自主研发的光-声多模态分子指纹成像系统样机（TWPA）。B.对小鼠种植瘤中不同分子在体光声（伪彩）-超声（灰度）融合成像结果。C.正常组织与癌症的光声“分子指纹图”
这种光声评估策略还可以协助医生评估许多与血管畸形或者毛细血管扩张相关的其他皮肤疾病，如日光性角化病、鲍恩病、浅表基底细胞癌、鳞状细胞癌和乳腺外Paget病等，以及一些伴有血管异常的炎症性皮肤病，如银屑病。在光透入深度范围内，这项技术也可以用于新生血管、肿瘤等疾病的评估。(https://www.daowen.com)
其次，除了血红蛋白以外，光声检测技术也对磷脂、胶原蛋白、黑色素、水等分子敏感。如图8-2-3所示，同济大学光声交叉研究团队在科技部资助下已完成光-声多模态分子指纹成像系统的研发，在动物试验中实现了不同分子分布的光声成像，并基于光声谱挖掘离体组织的“分子指纹”信息，团队即将针对黑色素肿瘤、鳞状细胞癌等皮肤肿瘤开展光声谱评估的临床试验，预计在2020年底完成临床试验。前期研究表明这项技术在早期肿瘤诊断、病变过程、疗效监控等方面都极具潜力。
要点
●高频超声可优化并完善皮肤疾病的临床诊疗模式。
●新型超声影像技术的持续研发和临床转化，将不断提升无创诊断技术在皮肤疾病诊疗中的价值，有望变革皮肤疾病传统的医学模式。
要点
●光声作为一种新兴的成像和检测技术，有望在皮肤及其他光透入深度范围内的组织开展疾病诊断和疗效评估方面发挥更大的作用。