该工作以“Ultrawideband high density polymer-based spherical array for real-time functional optoacoustic micro-angiography”为题，发表在国际光学顶尖期刊《Light: Science & Applications》。
研究背景
光声（OA）层析成像技术能够通过单次闪光捕获体积层析信息，成像速度极快。然而，目前常用于OA信号检测的压电复合材料（如压电陶瓷）检测带宽较窄，且难以实现高密度阵列检测，特别是曲面上的高密度阵列，这极大地限制了其在不同尺度结构成像中的应用。
近年来，基于光学超声检测的方法虽具有高达40 MHz的宽频带检测潜力。但通常采用逐行扫描的方式，导致成像时间过长，难以应用于高速的光声层析成像。
PVDF阵列设计与系统集成
研究团队首先展示了基于PVDF薄膜的512通道高密度球形阵列（如图1所示），该阵列由半径15.02 mm的球形预制件制成，PVDF薄膜粘贴在预制件表面；此阵列包含512个约0.95 mm2的孔径，能够覆盖135°的成像范围，并利用光纤束进行样品照明。512通道与放大电子设备集成，512个信号由数据采集系统进行同步采集。该阵列覆盖了0.3-40 MHz超宽频段，能够实现高灵敏度、宽频带的光声信号检测。
PVDF阵列与PZT阵列性能对比
团队通过对比PVDF阵列与传统压电复合材料（PZT）阵列的性能，表明PVDF阵列在多尺度血管成像中具有显著优势。PVDF阵列在低频段（0.3-5 MHz）信噪比较PZT阵列高20 dB以上，中频段（5-25 MHz）也有显著提升；PVDF能捕捉预期光声波形，而PZT因低频灵敏度不足未能检测到信号。
人类手掌血管的5D光声成像
小鼠脑部氧合变化及脑部血流动力学响应成像
总结与展望
未来可进一步优化PVDF阵列的设计和制造工艺，以提高其性能和可靠性。此外，结合其他成像技术（如磁共振成像MRI），可实现多模态成像，进一步拓展光声成像的应用范围。
论文信息
Subochev, P.V., Deán-Ben, X.L., Chen, Z. et al. Ultrawideband high density polymer-based spherical array for real-time functional optoacoustic micro-angiography. Light Sci Appl 14, 239 (2025).
https://doi.org/10.1038/s41377-025-01894-y
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