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通过国际光学工程学会的研究，科学家们首次在体内记录了猪的尺神经（左）和正中神经（右）的光声图像。这些图像是通过用1725 nm的光照射神经，并将其叠加在共同配准的超声图像上生成的。图像中还显示了神经及其周围琼脂糖感兴趣区域（ROI）的轮廓。图片来源：生物医学光学杂志 (2023)。 DOI: 10.1117/1.JBO.28.9.097001

侵入性医疗手术，例如需要局部麻醉的手术，通常存在神经损伤的风险。在手术过程中，外科医生可能会意外切割、拉伸或压缩神经，特别是当将它们误认为是其他组织时。这可能会导致患者出现长期症状，包括感觉和运动问题。同样，如果针没有放置在距目标周围神经正确的距离处，接受神经阻滞或其他类型麻醉的患者可能会遭受神经损伤。

因此，研究人员一直在尝试开发医学成像技术来降低神经损伤的风险。例如，超声波和磁共振成像（MRI）可以帮助外科医生在手术过程中精确定位神经的位置。然而，在超声图像中区分神经与周围组织具有挑战性，而MRI既昂贵又耗时。

在这方面，有一种有前途的替代方法，称为多光谱光声成像。光声成像是一种非侵入性技术，结合光波和声波来创建体内组织和结构的详细图像。本质上，首先用脉冲光照射目标区域，使其稍微加热。这反过来又导致组织扩张，发出超声波，超声波可以被超声波探测器接收到。

约翰·霍普金斯大学的一个研究小组最近进行了一项研究，他们彻底表征了神经组织在近红外（NIR）光谱中的吸收和光声分布。他们的研究成果发表在《生物医学光学杂志》上，由约翰·霍普金斯大学John C. Malone副教授兼PULSE实验室主任Muyinatu A. Lediju Bell博士领导。

他们研究的主要目标之一是确定识别光声图像中神经组织的理想波长。研究人员假设，位于NIR-III光学窗口内的1630-1850 nm波长将是神经可视化的最佳范围，因为神经元髓鞘中发现的脂质在此范围内具有特征吸收峰。

为了验证这一假设，他们对从猪身上获得的周围神经样本进行了详细的光学吸收测量。他们观察到1210 nm处有一个吸收峰，该峰位于NIR-II范围内。然而，这样的吸收峰也存在于其他类型的脂质中。相反，当从吸收光谱中减去水的贡献时，神经组织在NIR-III范围内的1725 nm处表现出独特的峰。

此外，研究人员使用定制成像装置对活猪的周围神经进行光声测量。这些实验进一步证实了这样的假设：可以有效地利用NIR-III波段的峰值来区分富含脂质的神经组织与其他类型的含水或缺乏脂质的组织和材料。

贝尔对结果感到满意，他说：“我们的工作是第一个使用宽光谱表征新鲜猪神经样本的光学吸收光谱的工作，也是第一个展示健康和再生猪神经的体内可视化的工作NIR-III窗口中的多光谱光声成像。”

总的来说，这些发现可以激励科学家进一步探索光声成像的潜力。此外，在使用其他光学成像方式时，神经组织的光学吸收曲线的表征可以帮助改进神经检测和分割技术。

“我们的结果强调了多光谱光声成像作为一种术中技术的临床前景，用于确定有髓神经的存在或在医疗干预期间预防神经损伤，这可能对其他基于光学的技术产生影响。因此，我们的贡献成功地为以下领域奠定了新的科学基础：生物医学光学界，”贝尔总结道。