光声成像是一种以超声为媒介，传递反演组织内部光吸收分布的生物医学影像技术，其探测深度和空间分辨率填补了纯光学与纯声学成像技术之间的空白。基于空间分辨率不同，光声成像技术分为光声显微成像、光声介观成像和光声计算断层成像。2001年，全球首 个光声成像的临床样机被用于在体筛查乳腺癌，拉开了光声成像在临床诊断的序幕。如图1a所示，在过去的二十年里，光声人体成像领域取得了巨大的进展和应用。毫无疑问，光声成像正在为实现人类疾病的早期诊断和精准治疗开辟新途径。
随着光声成像技术的发展，许多医疗器械公司开始将光声系统仪器化，并开展光声人体成像临床试验，旨在提升临床诊断水平。目前商用的光声显微设备（图1b中的前三个平台）主要用于临床皮肤科。2006年首 次进行了人体手掌皮下血管的活体高分辨成像，随后光声显微逐渐在皮肤病的诊断和治疗中发挥重要作用。然而，光声显微技术的成像深度和视场无法穿过皮肤屏障来可视化皮下器官。光声计算断层成像提供了更好的视场、更深的穿透力和更快的成像速度，适用于经皮器官的诊断（图 1b 中的 PACT 平台）。光声计算断层成像系统通常将基于光纤束的照明与商业临床超声探头相结合，获得深层组织的解剖形态和氧饱和度等信息。如图2，相比当前临床的影像技术，光声计算断层成像在淋巴、甲状腺、乳腺、卵巢、前列腺、肠道成像以及在体脑功能成像等方面展现出了独特的技术优势。目前，加州理工学院研发的光声系统在人脑大规模并行功能成像的计算断层扫描领域处于领 先地位，这一系统有望为脑科学研究提供新的视角。
图1 光声人体成像的关键应用进展及代表性成像平台
图2 光声成像在人体不同器官的应用情况和技术优势
作为一种天然的多模成像技术，光声成像的发展尤其依赖于光学、声学、材料学和计算机科学等多学科的发展。未来，先进的超声检测方法、人工智能技术、生物激光器等发展，有望提升光声人体成像的应用前景，加速光声技术的临床转化应用。