系統簡介
光聲技術的原理：當一束光照射到生物組織上，生物組織吸收光能量而產生熱膨脹，伴隨著熱膨脹會產生超聲波，吸收光能量的多少決定了產生的超聲波的強度。于是不同的組織就會產生不同強度的超聲波，可以用來區分正常組織和病變組織。光聲成像技術檢測的是超聲信號（該技術克服了純光學成像技術在成像深度與分辨率上不可兼得的不足），反映的是光能量吸收的差異（補充純超聲成像技術在對比度和功能性方面的缺陷），結合光學和超聲這兩種成像技術各自的優點，能實現對組織體較大深度的高分辨率、高對比度的功能成像。
小動物光聲成像是一種在生物醫學基礎研究和疾病相關的應用研究中都具有廣闊前景的新技術。以動物模型為對象的生物醫學研究可以避免在人身上進行實驗帶來的風險，克服某些疾病潛伏期長、病程長的缺點，并且可以嚴格控制動物實驗條件、減少個體差異的影響影像學的手段，是目前動物模型研究中不可或缺的工具之一。
光聲成像是近年來發展起來的一種無損醫學成像方法，它結合了純光學成像的高對比度特性和純超聲成像的高穿透深度特性，可以提供高分辨率和高對比度的組織成像。該系統的購置充分考慮了科學研究和實際應用的需求，可針對小動物活體進行心血管疾病（血管生成、心肌炎、血栓、心梗等）、淋巴、腫瘤、神經系統、血液病、新型分子探針、血紅蛋白濃度和血氧飽和度測量和功能影像等方面的前沿性研究，將進一步提升科研單位在該領域的研究水平和地位。
光聲成像是衡量綜合性大學中生命科學、基礎醫學和化學等領域科研水平和科研工作深度的標志性先進分子成像研究儀器，目前開始在國內發展，正在成為教學、科研和重點學科、重點實驗室建設不可或缺的分析測試研究手段。
該儀器專用于小動物的分子影像學研究，光聲技術具有比近紅外技術更好的生物組織穿透性,同時還具有分辨率高、無副作用等特點,并正逐步成為生物組織無損檢測技術領域的另一研究熱點。
應用領域
心血管研究：對小動物活體進行心血管疾病（血管生成/生長、心肌炎、血栓、心梗等）的深入研究，提供血紅蛋白濃度和血氧飽和度的定量數據。如腫瘤血管成像。光聲成像技術可以為腫瘤早期檢測提供高對比度高分辨率的圖像,
還可對腫瘤的治療過程以及療效進行監測。腫瘤的快速生長離不開豐富的血管系統，研究表明腫瘤與血管新生有著密不可分的聯系。檢測血管的生成情況可為抗血管生成藥物的研制，腫瘤治病機制的研究，以及腫瘤模型的建立等提供檢測手段。
圖為異型移植腫瘤的小鼠體內腫瘤血管系統成像，從不同的角度可以清晰的看出血管直徑的變化，血管扭曲，潛在的血流庫，血管分流等。
藥物代謝研究：利用分子影像學技術，實時監測標記藥物在動物體內的運動情況，從而判斷該藥物是否能夠準確到達靶區和代謝途徑，以及治療效果評測。
疾病早期診斷：用分子影像學可對分子水平的病變進行檢測，遭遇以病理改變為評判基礎疾病診斷，實現疾病早期診斷。
腫瘤療效的觀察和研究：直接快速地測量和跟蹤各種癌癥模型中腫瘤的生長和轉移,并可對癌癥治療中血紅蛋白濃度和血氧飽和度的變化進行實時觀測和評估。
基因表達：在活體動物體內觀察和研究基因的表達, 細胞或組織特異性, 及其對外界的反應。
干細胞及免疫研究:實時觀測活體動物體內干細胞治療效果,并用于抗腫瘤免疫治療。
小動物模型：對細胞、基因等進行標記，研究活體狀態下藥物治療效果，如腫瘤、心血管等各種疾病的治療。
以及其它領域的應用：如分子光學、免疫學、核醫學、骨研究等。
應用舉例
1. 光學造影劑應用
我們人體內有許多的成分都是內源性造影劑，例如血紅蛋白就是一個很好的內源性造影劑，而攜帶了氧的血紅蛋白在另外的波長會有較大的吸收，所以根據這個原理光聲就可以測量血紅蛋白濃度和血氧飽和度。體內的軟組織、腫瘤內的新生血管也是良好的造影劑，腫瘤的血管新生其原理也是基于血管活動十分活躍，因此含有的血紅蛋白濃度高于腫瘤內部結構，基于血紅蛋白檢測的光聲波長就可以實施腫瘤血管新生的分析。
外源性的造影劑，只要其吸收波長在680nm~950nm之間，都可以用光聲成像系統來實施檢測，例如常用的ICG、幾乎所有的納米材料等，都能在光聲系統中產生很好的檢測信號。
2. 納米材料(新型造影劑)中的應用
納米材料由于其均一的分散性和納米級粒度而導致其在近紅外有較好的光收，這也是光聲成像的基礎。Endra Nexus 128由于其激發波長是處于680-950納米，因此所有納米材料包括碳納米管(carbon nanotubes)、金納米棒(gold nanorods)、金納米籠(gold nanocages)和金納米球(gold nanospheres)都可以在這個波長內有相應的光吸收，這對于新型納米探針研究十分有益。
由于Endra Nexus 128光聲系統具有非侵入性探測的特點，同時也因為它是真正的3-D成像，因此非常適合于對實驗動物的連續觀察。在探針被注入實驗動物體內后，可以間斷性地來掃描實驗動物，從而得到探針在體內被攝入、吸收、清除的動態信息。
3. 腫瘤學中應用
-----腫瘤形態學
光聲由于其具有的高分辨率，因此可以在腫瘤形態學研究中發揮自己獨特的優勢。同時又由于光聲檢測是一種非侵入性、無損的檢測方式，因此對于實驗材料來講是沒有任何危害的，因此對于研究結果的解釋更加科學合理。
---- 腫瘤灌注
由于腫瘤外周和內部結構不同，因此會造成這兩個不同區域對于造影劑的吸收產生不同的行為。腫瘤外周灌注通常是吸收較快，因為那里有較多的血管新生，代謝旺盛，因而清除速度也快，曲線呈現快升快降模式；相反，腫瘤內部由于代謝較慢，灌注呈現慢升慢降模式，且總體信號峰值大大低于腫瘤外周信號。這可以用于腫瘤狀態測定，如果這兩個峰值在時間上逐漸靠近，說明腫瘤得到了抑制，向預后良好方向發展，反之表明腫瘤惡化。
----探針吸收-動態掃描
本文4.2已經介紹了納米探針的吸收分析，對于任何商業化可用的探針和造影劑來講，Nexus 128都能進行相應的動態掃描。然后在附帶的專業軟件中進行攝取、吸收、清除過程的分析。下圖是以人用ICG為例，在小鼠的腫瘤模型中的吸收和清除動態過程。
----腫瘤治療
既然Nexus 128可觀察腫瘤形態學，也可以檢測腫瘤灌注和動態掃描，那么它就可以應用于腫瘤治療的評估。既可以從腫瘤大小上直接半定量判斷腫瘤是否被抑制，也可以通過腫瘤內外部結構的變化來評估抗腫瘤藥物的藥效。
Nexus 128還可在其他研究領域，如心血管、藥物代謝、疾病早期診斷、基因表達研究、干細胞及免疫研究等領域有廣泛的應用，在此不一一贅述。
4. 解剖學應用
由于生物機體的肌肉、骨骼、蛋白質等在近紅外區域都有一定程度的吸收，作為內源性造影劑，在光聲掃描下可以呈現不同的光聲信號，因而可以作為解剖學成像的一個手段。在下圖的光聲成像中，我們可以清楚看到鼠的各個解剖學結構。
