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活體深部組織的高分辨成像長期受限于“光學擴散屏障”。光聲成像雖以聲學探測繞開部分光學限制，但仍面臨深度與分辨率的物理權衡。

中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所提出基于低頻超聲換能器的計算光聲介觀鏡（CPAMe）新框架。該框架融合“實時穩定硬件體系”與“計算重建增強策略”，在保持低頻聲波深穿透優勢的同時，通過硬件誤差補償與k空間特征選擇，實現了經顱及復雜異質組織條件下的深層高分辨結構與功能成像，突破了傳統低頻成像“深而不清”的限制。

團隊構建了高速穩定掃描系統，提出逐脈沖激光能量補償與逐點空間位置校正的雙重策略。通過光電二極管實時監測激光波動、結合高精度編碼器進行點對點定位校準，有效抑制能量漂移與機械誤差，在高速掃描下仍可獲得均勻、穩定的高信噪比體積數據，為計算重建奠定可靠基礎。

團隊提出了方向加權角譜合成技術，將低頻超聲的深穿透優勢與合成孔徑聚焦相結合，在多聲速模型框架下引入頻域空間角度加權，實現對不同傳播路徑信息的增強與補償，從而在顱骨或植入物等異質介質條件下顯著提升三維分辨率與結構保真度。

通過系統的體外與活體驗證，團隊證明CPAMe顯著提升了經異質組織的成像質量。在組織仿體、離體小鼠顱骨及人體PMMA顱骨修復材料條件下，其深層橫向分辨率較傳統方法分別提升32.5%、40%和46%。在活體實驗中，CPAMe實現了經顱腦血管成像、小動物全身深層多波長與分子代謝成像、腫瘤可視化，以及無標記人體皮膚血管成像，展現出優異的跨尺度與跨場景應用能力。

相關研究成果發表在Photoacoustics上。研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃等的支持。

論文鏈接

CPAMe無創經顱活體成像、小動物全身成像、基于ICG染料的腫瘤可視化