約翰霍普金斯大學（Johns Hopkins）的研究人員已成功在豬身上試驗證明光聲成像可用于輔助外科手術。

據麥姆斯咨詢報道，約翰霍普金斯大學（Johns Hopkins University）開展了一項研究：將光聲成像與機器人視覺伺服相結合，以實現在手術過程中，心臟導管的可視化和手術引導。該研究成果為光聲成像技術應用于更多醫療過程邁出了重要一步。

這項研究成果發表在近期的國際期刊IEEE Transactions on Medical Imaging上，雖然內容是在豬身上進行的心臟手術，但是研究結果可適用于任何使用導管的手術，可能包括體外受精，或使用da Vinci機器人系統的手術，在這些手術中，臨床醫生需要更清晰地察看大血管。

約翰霍普金斯大學光聲與超聲系統工程（PULSE）實驗室的Muyinatu Bell說：“這是第一次有人證明，光聲成像可以在活體動物的心臟上進行，其解剖結構和大小與人類相似?！?/p>

光聲成像技術利用非電離的激光脈沖短暫照射目標，目標吸光受熱而快速膨脹，然后冷卻，如此反復從而產生超聲波信號。

作為一種特別重要的血紅蛋白成像手段，光聲成像技術可以非常準確地評估血液的供給量或腫瘤的邊緣，它還可以提供導管尖端在血管或跳動的心臟內位置的深度信息，并增強可視化效果，這就是約翰霍普金斯團隊此次研究的重要目標。

過去在手術過程中僅依靠超聲成像輔助導管追蹤，由于聲波雜亂，往往導致生成的圖像質量較差，因此光聲成像技術可能成為一種有價值的替選方案。

研究團隊在發表的論文中指出：“除了已知的只用超聲引導導管放置帶來的圖像質量挑戰外，另一個挑戰是期望實現手持探頭。我們建議通過機器人光聲系統來克服這兩個挑戰，該系統可以固定探頭并根據在導管尖端上發出的光聲信號，自動將其居中放置?！?/p>

對于這項研究，Bell的研究團隊在導管的空心芯內放置一根光纖，光纖的一端連接到激光器可傳輸750 nm的光波，這樣光纖的可視化與導管尖端的可視化保持一致。同時拍攝常規的超聲圖像，并將其與光聲信號傳遞的位置數據進行比較。

然后，該團隊使用Rethink Robotics的Sawyer機器人對已麻醉了的兩頭豬進行心臟導管檢查。最初，采用X線透射法映射導管通往心臟的路徑。

Bell的研究團隊成功地使用了機器人技術來固定超聲探頭，并保持光聲信號的持續可視化，每隔幾毫米就接收一次圖像反饋。與傳統的X線透射檢查和電磁成像技術相比，通過光聲測量的導管尖端位置，1D測量的誤差在0.25 ~ 2.28 mm，3D測量的誤差在1.24 ~ 1.54 mm。

該團隊的論文稱，他們對激光照射區域的心臟組織，進行組織病理學分析，盡管在纖維尖端每個激光脈沖的能量有2.98 mJ，但并未發現與激光相關的組織損傷。

雖然現在需要更多的實驗來確定機器人光聲成像系統是否可以小型化，并用于導引更復雜的路徑，以及進行臨床試驗以確定其安全性，但他們表示，這些發現是向前邁進的一大步。

Bell表示：“我們期望，這項技術最終將形成完整的系統，它服務于四個方面的目的：引導心臟病專家走向心臟，確定導管在體內的精確位置，確認導管尖端與心臟組織的接觸，并最終判斷受損的心臟是否在心臟射頻消融手術中已得到修復。”