综述：高性能光声显微镜系统的全面评述

这篇综述系统总结了高性能光声显微镜（PAM）的技术进展，聚焦信号噪声比（SNR）、成像速度、分辨率、深度、功能性和实用性六大核心特征，并探讨人工智能（AI）在提升各性能指标中的作用，为生物医学成像和临床转化提供前瞻性视角。

　　

高性能光声显微镜系统的技术革新与应用前景

信号噪声比（SNR）

光声显微镜（PAM）的成像质量核心在于SNR的提升。通过优化光声同轴对齐技术，如环形超声换能器（RUT）和透明超声换能器（TUT），系统灵敏度显著提高。例如，TUT技术实现了>80%光学透光率与63%带宽的突破，兼容高数值孔径（NA）物镜，使深层组织成像成为可能。人工智能（AI）驱动的图像处理（如U-net和生成对抗网络GAN）进一步通过降噪和信号增强，将低剂量激光下的SNR提升至临床可用水平。

成像速度

动态生物过程监测依赖高速成像。微机电系统（MEMS）扫描器将B扫描速率推至400 Hz，而多边形镜扫描系统（如12面体扫描器）实现了2 Hz的全脑血流容积成像。多焦点技术（如声学遍历中继）通过单次激发多点检测，将成像效率提升10倍。AI重构算法（如扩散模型）则从稀疏采样数据中恢复高清图像，数据量减少800倍的同时保持分辨率。

分辨率与深度

非线性效应（如光漂白PI-PAM）和定位策略（如Grüneisen弛豫）将横向分辨率突破至90 nm。贝塞尔光束和超构透镜（Metalens）将焦深（DOF）扩展至1.38 mm，而AI辅助的深度重建技术（如注意力门控U-net）使3 mm深度的微血管清晰可见。

功能拓展

多光谱分析结合血红蛋白吸收特性，量化氧饱和度（sO₂
）和血流速度，精准区分动静脉。外源性造影剂（如金纳米颗粒）与内源性吸收互补，实现肿瘤微环境可视化。多模态系统（如光声-光学相干断层扫描-OCT联合）通过透明换能器整合五种成像对比，为伤口愈合提供多参数监测。

临床实用性

低成本激光二极管（PLD）和连续波激光（CWLD）系统将设备成本降低90%，而手持式（<17 mm探头）和植入式（1.7 g头戴设备）设计拓展至自由活动动物监测。AI虚拟H&E染色技术对肝癌组织的分类准确率达98%，推动术中病理革新。

未来，光声显微镜将在神经科学、肿瘤学和精准医疗中发挥更大作用，其技术融合与微型化趋势正加速临床转化进程。