综述：光声断层扫描在心血管医学中的应用：血流动力学与代谢功能评估的创新

（编辑推荐）这篇综述系统阐述了光声断层成像（PAT）作为无电离辐射的新型影像技术，通过光学吸收对比实现心血管疾病（CVD）解剖结构、血流动力学（如灌注、氧合）及代谢标志物（脂质、胶原等）的多维度可视化，其多波长成像策略为CVD诊疗提供了革命性工具。

　　

Abstract

光声断层扫描（Photoacoustic Tomography, PAT）通过结合光学吸收与超声检测的优势，实现了对心血管系统从宏观解剖到分子水平的跨尺度成像。其核心原理在于生物组织吸收脉冲激光后产生的热弹性波（光声效应），经超声传感器捕获后重建为高对比度图像。

Purpose of Review

近年来，PAT在心血管医学领域的突破性进展主要体现在三方面： 1. **解剖成像**：通过血红蛋白吸收峰（如532 nm、1064 nm）实现微血管网络三维重构，分辨率可达50-500 μm； 2. **功能评估**：利用氧合血红蛋白（HbO₂）与脱氧血红蛋白（HbR）在700-900 nm的光谱差异，定量绘制组织氧饱和度（sO₂）； 3. **代谢监测**：针对脂质（1210 nm）、胶原（1300 nm）等代谢产物的特异性成像，可动态追踪动脉粥样硬化斑块成分演变。

Recent Findings

**血流动力学方面**： - 通过时差法（time-of-flight）计算血流速度，已在小鼠模型中实现冠状动脉血流储备（CFR）的无创测量； - 结合外源性造影剂（如金纳米棒），可将肿瘤新生血管成像灵敏度提升至<100 μm级别。

代谢功能方面：

• 多波长PAT成功区分心肌缺血区域的糖酵解亢进（表现为乳酸堆积）与正常组织；
• 炎症标志物（如巨噬细胞特异性探针）成像为心肌炎早期诊断提供了新思路。

Summary

PAT的临床转化仍面临两大挑战： 1. **深度-分辨率平衡**：现有系统在>3 cm深度时分辨率骤降至毫米级； 2. **标准化协议缺失**：不同中心采用的激光能量（10-100 mJ/cm²）与重建算法差异显著。未来需通过大规模临床试验（如NCTxxxxxx）验证其对于冠心病、心衰等主要CVD的诊疗价值。