比传统方法快百倍乃至千倍 新型扫描仪实现秒级医学成像

英国伦敦大学学院研究人员开发出一种新型手持扫描仪，可在几秒钟内生成高度详细的3D光声图像。这项技术为早期疾病诊断提供了可能，为光声图像在临床环境中大规模便捷使用铺平了道路。研究发表在最新一期《自然·生物医学工程》杂志上。

手持式3D光声扫描仪捕获的图像。图片来源：英国伦敦大学学院

这种手持式扫描仪能够实时提供光声断层扫描（PAT）成像，帮助医生获得精确且复杂的血管结构图，从而更好地指导对患者的治疗。PAT成像可以利用激光产生的超声波来观察人体组织中细微至毫米级别的静脉和动脉变化，这些变化往往是疾病早期的标志。但旧式PAT扫描仪需要5分钟以上的时间才能拍摄一张图像，由于速度过慢，任何微小的移动都会导致图像模糊，难以产生高质量的3D图像，限制了其临床上的应用价值。

此次研究的突破之处是显著提升了图像获取的速度，比传统方法快了百倍乃至千倍。这样的速度不仅彻底避免了因运动造成的图像模糊问题，还提供了前所未有的高质量、高分辨率图像。这意味着，在几秒内让动态生理过程可视化成为可能。

随着技术进步，新系统将达到适合临床使用的标准，让医生得以观察到之前无法触及的人体生物学及病程发展的新层面。此外，新型扫描仪的设计不同于早期版本每次只能单独测量，其允许同时在多个位置捕捉超声信号，从而极大地缩短了整体成像时间。

研究人员还借鉴了数字图像压缩的技术原理，进一步加速了数据处理流程。在这些革新技术共同提升下，再经过进一步测试，新扫描仪可在3到5年内进入临床，并将切实改善诊断领域。

在PAT扫描过程中，患者必须完全静止，在这个较漫长的时间里，患者任何移动都可能导致图像模糊，失去临床用途。本文介绍的技术进步，一个很了不起的用途是评估关节炎。虽然这听起来不是危重疾病，但扫描双手所有20个手指关节，旧式PAT需要近一个小时，新仪器几分钟内就能完成。对于糖尿病患者，新扫描仪能够生成足够详细的微血管3D图，让医生一眼看出血管畸形和结构变化；对于癌症患者，新仪器可更轻松地检测和监测肿瘤，并确保医生在手术过程中扫除所有“危险品”，最大限度地降低复发风险。