聲成像的案例
南京大學蔣錫群-甄敘團隊系統評述：半導體共軛聚合物光學探針的設計及在自發光成像和光聲成像中的應用
分子成像技術能夠為疾病的早期診斷和治療提供重要的信息。分子成像技術可以通過外源性成像探針或內源性信號在細胞和分子水平對生物體內生理病理學變化過程進行可視化、可量化的表征。相比于傳統的分子成像技術，光學成像技術是一種非侵入性的、高時空分辨率、高靈敏度的非電離輻射成像技術。為了增強光學成像的信噪比和穿透深度，自發光成像(self-luminescence imaging)和光聲成像(photoacoustic imaging, PAI)最近引起越來越多的關注。
自發光成像不需要實時光激發，避免了實時光激發所造成的組織自發熒光，可以提高光學成像的靈敏度和信噪比；光聲成像是一種結合了光學激發和超聲傳播檢測的新型成像技術，其利用脈沖激光激發吸收體，吸收體將吸收的光能轉化成熱量引起局部溫度升高，導致熱膨脹繼而轉化成超聲波，通過超聲傳感器接收產生的超聲波信號，并將信號處理圖像重建形成光聲圖像。聲信號在組織中的散射遠低于光在組織中的散射，因此光聲成像突破了光學成像的穿透深度限制，可以實現更深組織的成像。
由半導體共軛聚合物(semiconducting polymer, SP)組成的半導體共軛聚合物納米材料(semiconducting polymer nanoparticles, SPNs)是一類新興的有機光學探針。電子離域的π共軛體系是SPs 的結構特征，SPNs 的光學性質大多由SPs 的化學結構決定，因此可以通過對SPs的結構進行合理設計來調節其光學性能。迄今為止，SPNs已經被用于開發一系列的光學應用上，例如熒光成像、化學發光成像、長余輝成像、光聲成像、光動力治療和光熱治療。
展開 具有增強吸光性能的二氫卟吩二聚體納米粒子用于光聲成像和光療
此外，這種納米粒子可以用于光聲成像。該而具體的成像和光治療能力對于癌癥診斷，治療和分子成像均有重要意義。
圖1 二氫卟吩二聚體（TPC-SS）的組裝形貌、粒徑分布及電位。卟啉二聚體（TPP-SS）及二氫卟吩二聚體（TPC-SS）的紫外吸收及熒光光譜。
圖2 光照衰減率、活性氧產生動力學研究以及細胞內活性氧產生情況。
圖3 TPP-SS及TPC-SS納米粒光熱性能的研究。
圖4 TPC-SS納米粒光聲成像性能的研究。
圖5 納米粒在HeLa和MCF7細胞中的細胞毒性以及HeLa的凋亡情況。
圖6 TPC-SS納米粒體內治療效果。
展開 .: 有機半導體材料在深層組織分子成像中的應用
SPN2-NCBS5在小鼠中的余輝成像和熒光成像
(e). d中的信噪比
(f). 腫瘤成像示意圖
(g). 小鼠的腫瘤成像和余輝成像
(h). 信噪比隨時間的變化
(i). 生物巰基活化的余輝成像示意圖
(j). 小鼠經過不同處理后的余輝成像
(k). 肝臟信噪比隨時間的變化
Figure 8. 可激活的光聲分子成像
(a). SPNs用于光聲成像示意圖
(b). ROS處理SPNs前后的光聲譜圖
(c). 在注射SPN8后，小鼠的PA/超聲成像
(d). 在注射SPN8后，光聲信號隨時間的變化
(e). 基于SMN的探針用于pH傳感
(f,g). SMN的腫瘤光聲成像
(h). 光聲信號隨SMN16注射時間的變化
Scheme 4. 用于光聲成像的SPs和SMs的化學結構式
Figure 9. 摻雜放大光聲成像
(a). SPNs通過PET的光聲成像示意圖
(b). SPN溶液在離心管中的熒光信號和光聲信號
(c). SPN溶液在激光照射300秒之后的紅外圖
(d). 腫瘤光聲成像
(e). 光聲信號隨時間的變化
Figure 10. 表面修飾放大光聲成像
(a). 通過表面修飾的SPNs光聲成像示意圖
(b).
展開 .: 通過光熱治療和光聲成像的納米治療法治療癌癥
4.2、用于淋巴結成像和細胞追蹤的PA納米探針
Figure 22. 實驗示意圖
（a）PDI NP合成的示意圖。（b）代表性覆蓋冠狀PAI和超聲圖像，其顯示在注射后不同時間點pop窩淋巴結（LN）和坐骨神經LN中的尺寸依賴性攝取。（c）通過體內滲漏的脈管系統將Au綴合物全身遞送和積聚到腫瘤中。（d）PNB的聲學信號甚至報告實體組織中的單個癌細胞。
4.3、用于TME成像的PAI納米探針
Figure 23. 實驗示意圖
（a）動態光散射，TEM圖像和（b）SON50在不同pH值下的紫外-可見吸收光譜。（c）靜脈內施用SON50之前和之后6 h裸鼠中皮下HeLa腫瘤的光聲和比率圖像（?PAI680/?PAI750）。（d）定量680 nm處的光聲強度增量和作為SON50注入后時間的函數的比率光聲信號。（e）SOA納米探針的傳感機制的示意圖。（f）在不存在和存在ClO-的情況下體外PAI。（g）對PBS緩沖液中不同ROS的比率光聲響應（PAI780/PAI680）。（h）靜脈內施用納米探針之前和之后2, 4, 6, 8和24 h的裸鼠皮下4T1腫瘤的體內PAI和作為注射后時間的函數的比率光聲信號。（i）作為注射后時間的函數的光聲信號的比率定量。
Figure 24. 實驗示意圖
（a）體內PAI和（b）使用rSPNP2或SPNP2定量蛋白質次磺酸。（c）用反苯硫酸抗體進行免疫熒光染色的機制和組織學分析的說明。（d）注射后48 h用rSPNP2或SPNP2處理的小鼠的腫瘤切片的熒光顯微鏡檢查（來自rSPNP2或SPNP2的紅色信號，來自用抗硫酸抗體染色的綠色信號和來自細胞核染色的藍色）。
展開 
材料訊丨國產1000千瓦級發動：實現100%運轉；納米棒復合催化劑用于尿素電解高效堿性水解產氫
可激活的半導體診療材料：同時實現活性氧生產和比率型光聲成像
增強活性氧的生成是一種非常有效的抗腫瘤策略。然而，在體內控制活性氧的生成和成像面臨巨大的挑戰，這兩個因素對實現有效和精準的腫瘤治療至關重要。南京郵電大學范曲立教授、福州大學宋繼彬教授和美國國立衛生研究院陳小元研究員課題組報道了一種可激活的半導體診療納米平臺，可以實現活性氧的產生，同時，可以通過比率型光聲成像檢測其含量。進一步地，該納米平臺可以指導體內腫瘤治療。納米平臺主要包括如下部分：1）可以催化ROS生成的順鉑前藥及三價鐵離子，同時可以起到聯合抗腫瘤作用；2）比率型光聲成像主要包括惰性半導體苝酰亞胺（PDI）和ROS可激活的近紅外染料（IR790s），可在比率型光聲成像指導下進行腫瘤治療。比率型光聲成像有兩個近紅外激發波長：680nm（PDI）和790nm（IR790s）。結果顯示，在體內ROS的生成可實現精準可視化。這種新穎的ROS響應的有機診療納米材料不僅可實現協同癌癥化療作用，同時通過比率型光聲成像方法，可實現實時監測治療效果的作用。
國產1000千瓦級發動機：實現100%穩定運轉！
近日，我國自主研制的1000千瓦級民用渦軸發動機在湖南株洲實現整機100%設計轉速運轉，發動機運行平穩、各項工作參數正常。1000千瓦級民用渦軸發動機是我國第一型按照國際適航標準，完全自主研制的民用渦軸發動機，采用了先進的壓氣機、渦輪氣動設計及軸承共腔、環下供油、集成化附件傳動等結構設計技術，將配裝5噸級直升機。 1000千瓦級民用渦軸發動機實現整機100%設計轉速穩定運轉，有效驗證了全轉速范圍內各部件和系統的匹配性，基本摸清了轉子動力學和振動規律，初步證明了結構布局的合理性，為后續研制工作奠定了堅實的基礎。
展開 深圳大學Nature子刊：納米儲氫材料用于“氫熱抗癌治療”
靜脈注射PdH0.2后4T1荷瘤小鼠的腫瘤光熱成像。d,e. 4T1腫瘤光聲成像。f. ICP定量體內分布。
圖5. 體外氫熱協同抗癌性能和機制
a,b氫熱療法的體外抗癌效果。c,d. 細胞能量代謝行為。e. 氫熱腫瘤治療的機制圖。
圖6. 體內氫熱協同抗癌性能
a. 腫瘤小鼠的氫熱治療方法。b,c,d. 對4T1腫瘤的治療效果。e,f. 對B16-F10腫瘤的治療效果。
小結
作者首次提出了“氫熱治療”的新概念，并通過大量的體內外實驗初步驗證了氫氣和高熱對腫瘤細胞的協同增效抗癌機制、及對正常細胞的減毒保護功效。使用小尺寸鈀納米顆粒作為氫載體和自催化劑，利用鈀的高束氫能力將氫原子方便地摻雜進鈀的晶格，形成穩定的PdH0.2納米顆粒。利用PdH0.2納米顆粒的小尺寸效應（30 nm）和EPR效應，實現了腫瘤被動靶向遞送；同時利用PdH0.2的近紅外光吸收特性，實現了光控氫氣釋放。此外，利用Pd/PdH0.2的加氫催化特性，使釋放的氫具有高的還原性，并借助PdH0.2自身的高的光熱轉化效率（η=63%），達到了光熱治療和光聲成像的功效。選取皮膚癌、乳腺癌及宮頸癌等多種腫瘤細胞和腫瘤鼠模型，在體內外探索了PdH0.2納米材料的氫熱協同抗癌效應和機制。結果表明：在聯合熱療的過程中，氫氣治療能顯著增強熱療對各種腫瘤細胞的抗癌效果，同時還能顯著消減熱療對正常細胞的損傷，實現了氫療對熱療的增效、減毒。進一步的生物安全性研究結果表明：PdH0.2納米材料具有較高的安全注射劑量，優良的血液安全性及組織兼容性。
來源：知社學術圈
展開 傳聲器陣列是什么？該如何選擇適合的類型？
傳聲器陣列可以同時捕獲來自多個不同點的聲音信號，進行空間音頻濾波，從而生成聲波的方向。傳聲器陣列具有不同的形狀和大小，它的歷史可以追溯到100年前。
這種類型的非觸覺感測稱為聲學攝像機，使聲音可以映射到2D / 3D。
許多行業都在使用它：飛機，航空航天，軍事，汽車，風能，鐵路，機械等。
舉個例子，在汽車行業中，傳聲器陣列用于識別風噪聲的來源，以及在設計和量產階段整車的異響。這一切都是為了讓使用者更舒適。根據ISO國際標準，必須進行某些特定測試，例如（室內）通過噪聲，以進行產品認證。
傳聲器陣列可針對多種噪聲源迅速繪制出詳細的聲成像圖。B&K的產品包羅萬象，從小型雙傳聲器裝置一直到內含數百個傳聲器的陣列，適合許多種應用場景。
選購陣列時所需要考慮的重要因素：
環境（機艙內、室內、室外、水下）
所需的頻率范圍
聲學成像圖所需分辨率
聲源距離（近場或遠場）
聲源類型（靜止或移動）
球 形 陣 列
主要用途：機艙內、室內
球面波束形成根據一種簡單的測量法，在各種聲學環境中都能提供完整的360°聲學成像圖。提供兩種算法：一種基于球諧函數的算法，稱為SHARP；另一種是濾波與求和，稱為FAS（專利申請中）。FAS能夠極大降低最大旁瓣水平。低頻增強技術幫助解決低頻聲源空間分辨率差的問題。結合CLEAN-SC的FAS能夠極大提高中高頻聲源的空間分辨率。
其它的方法只能描繪部分周圍環境，而球面波束形成則運用球形陣列繪制出所有方向上的噪聲，而裝在圓球上的12臺攝像頭會同時記錄下所有方向上的圖像。
記錄下來的圖像會作為聲成像圖的背景。球面波束形成無需假定聲學環境，因此，在自由場以及混響環境均可使用。
在狹小以及半阻尼空間中（如車輛與飛機機艙）通常都會用到球面波束形成。
展開 唐本忠院士、丁丹教授：聚集誘導發光——團結就是力量，聚集照亮健康
AIE納米粒子可以對干細胞進行長達42天的長效追蹤，可以用于大深度的腦部雙光子成像，用于近紅外二區的高分辨率成像探測；AIE材料可以與其它成像模式相結合，進行多模態成像，例如：熒光/CT，熒光/核磁共振，熒光/光聲等；通過有效利用光物理過程產生的能量，AIE材料可用于診斷治療一體化，如熒光成像介導的光動力學治療，化學發光和光動力/化療協同治療；光聲成像介導的光熱治療等；AIE材料自身的特點使其可以很好地用于可激活的探針，如“點亮型”的細胞凋亡檢測和治療，炎癥部位的熒光激活和藥物治療追蹤，光可控的熒光-光聲成像可逆轉變及大幅提高腫瘤手術的監測與治療效果。文章最后，作者還對該領域的未來發展進行了展望，例如：開發同時具有近紅外吸收和發射的AIE材料；發掘分子轉子在促進光聲性質方面的應用；利用AIE機理，更好地探索“點亮型”探針的活體應用；開發高特異性的刺激響應型探針；調控發光壽命，用于時間尺度的成像等。
相關綜述文章發表在Advanced Healthcare Materials (DOI: 10.1002/adhm.201800477)上。本文的作者依次為齊跡博士，博士生研究生陳超，丁丹教授和唐本忠院士。
全文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.201800477 來源：AdvancedScienceNews
展開 傳聲器陣列是什么？該如何選擇適合的類型？
傳聲器陣列可以同時捕獲來自多個不同點的聲音信號，進行空間音頻濾波，從而生成聲波的方向。傳聲器陣列具有不同的形狀和大小，它的歷史可以追溯到100年前。
這種類型的非觸覺感測稱為聲學攝像機，有時甚至是真正添加了攝像機的，使聲音可以映射到2D / 3D。
許多行業都在使用它：飛機，航空航天，軍事，汽車，風能，鐵路，機械等。
舉個例子，在汽車行業中，傳聲器陣列用于識別風噪聲的來源，以及在設計和量產階段整車的異響。這一切都是為了讓使用者更舒適。根據ISO國際標準，必須進行某些特定測試，例如（室內）通過噪聲，以進行產品認證。
傳聲器陣列可針對多種噪聲源迅速繪制出詳細的聲成像圖。B&K的產品包羅萬象，從小型雙傳聲器裝置一直到內含數百個傳聲器的陣列，適合許多種應用場景。
選購陣列時所需要考慮的重要因素：
環境（機艙內、室內、室外、水下）
所需的頻率范圍
聲學成像圖所需分辨率
聲源距離（近場或遠場）
聲源類型（靜止或移動）
球 形 陣 列
主要用途：機艙內、室內
球面波束形成根據一種簡單的測量法，在各種聲學環境中都能
提供完整的360°聲學成像圖。其所運用的是一種基于球諧函數的算法，稱為SHARP（專利申請中）。
展開 癌細胞雜化膜包衣的黑色素納米粒子增強腫瘤光熱治療效果
圖2 a) 純黑色素納米粒子和紅細胞-癌細胞雜化膜包衣的黑色素納米粒子的磷鎢酸負染后的透射電鏡圖, 標尺為100 nm. b) 單個乳腺癌細胞和紅細胞-癌細胞雜化膜包衣的黑色素納米粒子共孵育后的共聚焦成像圖, 標尺為20 μm. c) 不同RBC與MCF-7膜蛋白比重的Melanin@RBC-M納米粒子在乳腺癌細胞中的流式直方圖. d) 紅細胞-癌細胞雜化膜包衣的黑色素納米粒子和純黑色素納米粒子的藥代動力學曲線. e) 紅細胞-癌細胞雜化膜包衣的黑色素納米粒子和純黑色素納米粒子對MCF-7腫瘤的抑制生長. f) 不同尺寸Melanin@RBC-M 納米粒子的光聲信號圖譜. g-h) 不同尺寸Melanin@RBC-M納米粒子分別在680 nm (g) 和800 nm (h) 激發波長下的光聲振幅值隨納米粒子濃度變化的曲線圖. i) 紅細胞-癌細胞雜化膜包衣的黑色素納米粒子(i.e. 124 nm)在腫瘤部位的超聲及光聲成像.
動物實驗表明，由于實現了長循環和同源靶向之間的平衡，RBC與MCF-7膜蛋白重量比為1:1的混合膜修飾的Melanin@RBC-M復合納米粒子，相較于其它膜蛋白重量比的Melanin@RBC-M及純的黑色素納米粒子，表現出顯著增強的腫瘤部位富集和光熱治療效果：應用808 nm近紅外光照10分鐘，在較低的光功率密度下(1 W/cm2)即可完全消除腫瘤。此外，體外光聲成像結果表明，隨著黑色素核粒子尺寸的增加(64 → 148 nm)，Melanin@RBC-M復合納米粒子具有增強的光聲信號，且在680 – 800 nm 范圍的激發波長下，光聲振幅值隨納米粒子的濃度線性增加，可用于定量測定Melanin@RBC-M在體內的生物分布。
展開 綜述: “近紅外-II”光學成像的最新進展
2.2.3、聚集誘導發光（AIEgens）的NIR-II熒光成像
Figure 6. 具有選擇性靶向有機小分子和超亮的NIR-II熒光成像。
a）小分子NIR-II染料CH1000的化學結構；b）EGFR affibody固定的CH1000納米顆粒即Affibody-DAP的示意圖；c）使用affibody-DAP和隨時間阻斷的甲狀腺腫瘤的靶向體內NIR-II熒光成像的信號強度的變化； d）具有聚集誘導發射（AIE）特征的TB1的化學結構； e）TB1點的UV-vis吸光度和熒光光譜； 插圖顯示在溶液（左）和粉末（右）形成的TB1的熒光圖像； f）在不同時間點使用TB1-RGD點（頂部）和TB1點（底部）對原位腦腫瘤進行靶向NIR-II熒光成像。
3、NIR-II光聲成像
PA成像（光聲成像）是一種將光激發與超聲波檢測相結合的混合生物成像模式。因為它能夠克服光學漫射閾值以及傳統光學成像有限的成像和穿透深度，所以是一種最有前景的替代傳統光學成像的方案。PA成像是依賴于在吸收激發光之后檢測由成像的生物目標產生的聲波，具有很強的光學吸收靈敏度（比光學相干斷層掃描和共聚焦顯微鏡高約100倍），因此與光信號相比，在生物組織內超聲波的散射大大減少（≈1000倍以下）。由于PA成像可以實現深達幾厘米的穿透深度，并產生具有顯著增強的空間分辨率和豐富對比度的圖像，故而無創PA成像具有巨大的臨床前研究和臨床應用潛力。
Figure 7. 半導體聚合物的NIR-II PA(光聲)成像。
展開 
基于海洋環境噪聲水下探測研究進展
HARRISON對聲傳播作射線處理的基礎上提出CANARY模型。國內學者張仁和等人發展了新的簡正波方法。
二、基于海洋環境噪聲的
水下目標探測
水下目標檢測、識別和跟蹤是熱點研究領域，涉及范圍包括：瀕危水生物的跟蹤與保護、魚群定位、分類與跟蹤、水環境測深與建模、海床建模與繪圖、打撈與救助、海底管道探測、海底目標定位與識別，以及軍事上水雷、潛艇、蛙人、水下航行器等水下目標物的探測、識別與跟蹤等。水下目標探測對于維護國家主權、保障國家海洋環境安全、促進海洋探索與開發至關重要。
水下聲學測量具有距離遠、效率高的特點。應用聲吶檢測水下目標是目前最常用的檢測手段，聲吶設備包括：前視聲吶、側掃聲吶和合成孔徑聲吶。水下目標監視系統，通過接收目標的輻射噪聲或散射聲波對目標進行分類、識別和定位，長基線低頻被動聲吶可以監視諸如潛艇之類的大目標，在航行過程中產生較大的輻射噪聲。聲波在水下可以遠距離傳播，目標識別系統通過聲吶被動接收目標的輻射噪聲對目標進行特征分析，聲矢量傳感器可用于水下弱目標識別與檢測。
在傳統的聲吶系統中，海洋環境噪聲掩蓋了目標聲音的特征，從而阻礙了目標信號的檢測。但與此同時，海洋環境噪聲中也攜帶了豐富的海洋環境信息，利用海洋環境噪聲可以實現水下目標聲成像。
FLATTE′S和MUNK等在《簡式防務周刊》首次探索了將海洋環境噪聲作為聲學“照明”源形成水下物體圖像的可能性，海洋環境噪聲在水下目標存在時發生改變來判斷目標的存在。
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5月7日（周二）10:00-11:30AM
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都說索尼大法好，究竟好在哪？
聲振界第一玄學之聲品質 | 為何聲音聽起來“不舒服”？
展開 北京化工大學徐福建教授團隊《Biomaterials》：生物礦化法合成碳酸鈣雜化納米顆粒用于溫和光熱增強的基因治療
一方面，陽離子聚合物可用于基因轉染；另一方面，聚多巴胺賦予載體溫和光熱性能和光聲成像能力。實驗結果表明，在低功率密度的近紅外光照射下，溫和光熱效應可以增強細胞攝取。同時，載體的降解可以進一步促進基因釋放，從而提高基因轉染效率。這種基因療法可以在獲得更好的治療效果的同時防止炎癥反應。此外，載體還可通過超聲/光聲雙模式成像實現對腫瘤治療過程的監測。這將為腫瘤治療提供一種新的思路。
北京化工大學材料科學與工程學院博士畢業生劉艷軍為論文第一作者，徐福建教授和趙娜娜教授為本論文的共同通訊作者。北京化工大學為唯一完成單位。
該研究得到了國家重點研發計劃（2017YFA0106100），國家自然科學基金項目（51922022, 51773013，51733001）, 北京高校卓越青年科學家計劃項目（BJJWZYJH01201910010024）和中央高校基本科研業務費專項資金（BHYC1705A，XK1802-2）的支持。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2021.120885
來源：北京化工大學材料學院
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北京化工大學徐福建教授課題組《AFM》：脂肪酶響應性抗菌高分子材料方面取得新進展
北京化工大學徐福建教授團隊《Adv. Funct.
展開 新發現 | 當小米10手機遇見BK Connect聲學攝像機
在今年小米10系列手機發布會上，小米雷總向大家介紹了小米10 Pro的對稱式雙揚聲器，分別位于頂部和底部，能夠給用戶帶來沉浸式立體聲感受，特別是玩游戲和看大片時。
發布會中，小米展示了使用
BK Connect聲學攝像機拍攝的對稱式立體聲聲場圖。
在下圖中，最左側是小米10 Pro的聲場圖，頂部和底部的兩個顏色區域代表揚聲器發聲的位置。
雷總是如何通過
聲學測試來揭示MI10 Pro這個對稱式立體聲呢？
這就是在發布會上出現的“黑科技” ——
BK Connect聲學攝像機，它是由30個麥克風組成的陣列，是一個用于實時噪聲源識別（NSI）的完整系統，利用波束形成和聲全息技術進行聲源成像，可用于穩態和非穩態測量，既可以固定在三腳架上，也可以手持式邊走邊測，非常適合于
NSI故障排查、異響（BSR）檢測和高頻聲泄漏檢測等。
展開 