眼科疾病遍布世界各地，对我们的社会构成了严重威胁。许多眼部疾病的病变早期都伴随着眼前节微细血管结构和功能的变化。因此，通过监测眼前节的血液微循环来诊断眼科疾病已获得了高度重视。当前用于眼科微循环监测的成像技术包括荧光成像和光学相干断层扫描，这两者运用于眼前节血管成像时都存在一定的劣势。如荧光成像需外源注射造影剂，存在如下局限性：（1）如果注入的造影剂尺寸太小，造影剂将泄漏于血管外；如果造影剂尺寸太大，则成像结果将以斑点为主，从而难以识别微血管。（2）造影剂无法达到阻塞的病变血管。（3）使患者感到痛苦，并约有10％的患者产生恶心，呕吐和过敏反应。光学相干断层扫描通过多普勒效应获得眼部血管图像，广泛用于眼底疾病的诊断。但是，由于眼前节血流速度缓慢，光学相干断层扫描成像质量欠佳。

光声成像作为一种新兴的生物医学成像方法，可以不需外源标记，在亚微米级甚至更高的分辨率下获取血管结构和功能信息，非常适用于眼前节这种高度透明的组织血管成像。然而，由于眼球弧度较大，对眼球进行扫描常常会造成部分区域离焦的情况，最终影响成像质量。并且，目前光声成像中没有面向眼科应用的血管提取和量化分析算法，以用来客观评估眼科疾病病变前后血管各个指标的变化。

图1 眼科专用光学分辨率光声显微镜成像系统图

在这项研究中，研究者开发了一种针对眼前节成像的定制光声显微镜。该显微镜优势如下：（1）以弧度扫描的方式避免了光声显微镜扫描大弧度样本易脱焦的劣势，实现了高质量的小鼠眼前节血管结构和功能成像；（2）定制成像算法，依次实现血管增强、提取和量化分析血管直径、密度和弯曲度这些关键指标。为了评估新方法的性能，研究者首先将其运用于一只健康小鼠眼前节血管成像中，与传统OR-PAM成像结果比较并发现了结果图中的绝对优势。进一步地，为了评估该方法在眼科疾病应用中的价值，研究者在五只小鼠上建立眼灼伤模型，并在灼伤前后对其进行成像和量化参数的统计分析。经分析发现，运用本文提出的成像方法不仅能明显呈现出病变前后图像的差异，同时还能对差异的指标进行量化分析，这一研究将推进光声显微成像在眼科中的应用。

图3 定制OR-PAM扫描和传统OR-PAM扫描小鼠眼前节结果对比图。(a) 传统OR-PAM扫描得到的最大投影图；(b) 定制OR-PAM扫描得到的最大投影图；(c) 传统OR-PAM扫描得到的深度编码图；(d) 定制OR-PAM扫描得到的深度编码图，尺度条=0.5 mm

该工作以“Customized anterior segment photoacoustic imaging for ophthalmic burn evaluation in vivo”为题作为封底文章发表在Opto-Electronic Advances 2021年第6期。

刘成波，研究员，博士生导师。本科与博士毕业于西安交通大学生物医学工程与生物物理专业。目前主要研究方向是多尺度光声成像理论方法和仪器技术研究，并开展转移转化工作。担任光声成像领域JCR一区期刊Photoacoustics编委。主持包括2项基金委重大研究计划和1项科技部重点研发计划在内的10余项课题。发表SCI论文80余篇，包括以第一/通讯作者在Advanced Science、JACS等JCR一区期刊发表论文40多篇，Web of Science引用1600余次，H-index 26。申请发明专利40多项，授权18项。担任Advanced Science等50多个高水平SCI期刊审稿人。

刘志成，教授，博士生导师，临床生物力学应用基础研究北京市重点实验室主任，中国生物医学工程学会常务理事，中国生物医学工程学会医学物理分会前主任委员，中国生物医学工程学会康复工程分会副主任委员，中国生物医学工程学会医学人工智能分会副主任委员等，北京生物医学工程学会副理事长。研究方向为眼生物力学，包括研究虹膜、角膜、小梁网及视网膜的力学特性、形态和功能变化等。主持国家自然科学基金4项和北京市自然科学基金、北京市教委科技发展计划重点项目、北京市“高层次人才资助计划”等。发表研究论文100余篇，申报专利10项，获批4项，获批软件著作权8项。

郑传胜，教授，主任医师，博士生导师。现任华中科技大学同济医学院影像医学系主任、附属协和医院放射科主任和介入科主任。学会任职包括中华放射学会委员兼介入专委会副主任委员、中国医师协会介入医师分会副会长、《临床放射学杂志》主编等。承担国家级及省部级科研课题20多项，其中国家级课题10项，包括国家985重大科技计划、863计划、科技部重点专项、基金会重大专项、国家自然科学基金项目等。以通讯作者发表200多多篇论文，包括顶级期刊The Lancet Infectious Diseases、Advanced Science、Radiology、IEEE Transactions on Medical Imaging。科技成果奖10项和美国SIR & JVIR杰出研究奖，包括国家科技进步二等奖，国家专利7项，12本国内外专业期刊主编/副主编及编委，8本全国大学教材及参考书主编/副主编，培养硕博士研究生40多名。