基于法布里-珀罗传感的活体猪腹部器官光声断层成像系统在术中血管评估中的应用研究

本研究针对外科手术中实时血管可视化需求，开发了基于法布里-珀罗干涉仪(FPI)的全集成光声断层成像(PATI)系统。研究团队通过80kg大型白猪模型，首次实现了活体腹部空腔与实质器官的三维血管网络成像，可清晰显示100μm级微血管结构，为无造影剂、无电离辐射的术中血管评估提供了创新解决方案。该系统已具备临床转化潜力，发表于《European Radiology Experimental》。

　　

在当代外科手术领域，实时、精准的血管可视化始终是困扰术者的关键技术瓶颈。传统影像 modalities（如超声、CT）或需造影剂增强，或存在电离辐射，而纯光学技术又受限于组织穿透深度。光声断层成像(PATI)这一新兴技术融合了光学 contrast 与超声穿透优势，通过检测激光诱导的声波信号实现深层组织成像。然而现有系统普遍存在体积庞大、操作复杂等问题，严重阻碍其临床转化。

DeepColor Imaging SAS的研究团队创新性地将法布里-珀罗干涉仪(FPI)超声传感技术集成于便携式平台，开发出首套可自主操作的PATI系统。这项发表于《European Radiology Experimental》的研究，通过80kg大型白猪模型全面验证了该系统对腹部器官血管网络的成像能力。研究采用波长800nm、脉宽4.5ns的OPO激光器，配合32通道并行探测的FPI传感器，实现19×16×10mm³成像视野和60MHz采样率。创新性的步进扫描设计使采集速度达3,200 A-line/s，配合迭代时间反演算法实现三维重建。

关键技术方法包括：1）集成FPI传感器的便携式探头设计；2）多光束并行探测技术；3）基于波束成形和声衰减补偿的图像重建算法；4）活体猪模型（n=1）的器官原位成像验证；5）呼吸运动补偿技术。

【空心器官成像】通过胃壁分层成像揭示：0.05-0.5mm浅层呈现网状微血管，0.5-1.5mm中层出现分支血管，1.5-5mm深层可见动脉-静脉并行结构。结肠成像中甚至可辨识肠腔内容物，证实系统对多层血管网络的分辨能力。

【实质器官成像】肝脏成像深度达6mm，清晰显示1.5mm至<100μm的多级血管分支；肾脏图像呈现典型的肾小叶间动脉放射状结构。胰腺成像首次揭示其分叶状供血网络，克服了该器官高散射特性的成像难题。

【系统性能】全器官评估证实：1）无需超声耦合剂即可成像；2）单次采集即可获得诊断级图像；3）激光参数符合IEC 60825皮肤安全标准；4）探头可适配手术支架或手持操作。

该研究突破了传统影像技术的多重局限：首先，FPI传感器的高灵敏度实现了空腔器官全层血管可视化，这对消化道吻合术等术式具有重要指导价值；其次，系统在肝、肾等高吸收器官仍能保持6mm成像深度，为移植器官灌注评估提供了新工具。研究同时指出未来改进方向：需提高采集速度至实时水平，开发腹腔镜适配探头，并建立器官特异性激光安全阈值。这项技术有望在肿瘤边界界定、皮瓣血供评估、糖尿病足微循环监测等领域产生变革性影响，标志着PATI技术向临床常规应用迈出了关键一步。