近日，南加州大学（USC）凯克医学院与加州理工学院（Caltech）的研究团队在《自然-生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）上发表了一项具有里程碑意义的概念验证研究。研究人员开发出一种名为 RUS-PAT 的创新成像平台，能够非侵入性地快速获取人体从头到脚的3D全景图像。
填补临床成像“真空带”
目前医学影像领域的“金标准”——X射线、CT、MRI和超声——在成本、扫描时间、分辨率及辐射风险之间难以兼得。例如，MRI造价昂贵且耗时，CT则存在电离辐射。
“成像对临床诊疗至关重要，我们的目标是克服现有技术的局限性，”南加州大学神经恢复中心主任 Charles Liu 教授表示。RUS-PAT 平台在无需电离辐射或强磁场的情况下，实现了对人体组织和血管的同步、深度成像。
技术揭秘：超声与光声的交织
RUS-PAT 系统首次将两种先进的断层扫描技术结合在了一起：
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旋转超声断层扫描（Rotational Ultrasound Tomography, RUST）： 不同于传统超声产生2D切面，RUST 利用**弧形探测器阵列（An arc of detectors）**对成像区域进行旋转扫描，从而重建出人体组织的3D体积图像（Volumetric image）。
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光声断层扫描（Photoacoustic Tomography, PAT）： 这是一种光测声的技术。激光脉冲照射人体后，血液中的**血红蛋白（Hemoglobin）**分子会吸收能量并产生振动，发出超声频率信号。通过捕捉这些信号，系统可以生成极为精确的3D血管图谱。
加州理工学院的 Lihong Wang 教授指出，这种融合模式允许系统在具备临床意义的深度上，实现比传统超声更全面、更复杂的成像。
从实验室走向临床：脑部与四肢的实测
为了展示该系统的普适性，研究团队对人体多个部位进行了成像：
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脑部成像： 研究人员对接受手术的**创伤性脑损伤（TBI）**患者进行了监测。由于这些患者在手术过程中暂时移除了部分颅骨，系统成功在 10秒内 捕捉到了 10厘米宽 区域内的脑组织结构和血管细节。
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血管性疾病： 快速且低成本的足部成像对于数百万糖尿病足患者具有重要意义。共同作者 Tze-Woei Tan 教授认为，该技术能帮助临床医生及时识别高风险肢体，预防严重并发症。
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其他应用： 研究还展示了该技术在乳腺及手部成像中的潜力。
挑战与未来方向
尽管 RUS-PAT 优势明显，但研究团队坦言，目前要在完整颅骨保护下的成年大脑中获取清晰图像仍具挑战，因为人脑颅骨会扭曲信号（Distorts the system's signals）。目前，加州理工学院团队正在探索调整超声频率等新方案来解决颅骨穿透问题。Liu 教授总结道：“这虽然是一项早期研究，但它证明了 RUS-PAT 可以生成具有医疗价值的图像。我们正持续优化系统，向未来的临床应用迈进。”
参考文献：Rotational ultrasound and photoacoustic tomography of the human body, Nature Biomedical Engineering (2026). DOI: 10.1038/s41551-025-01603-5. www.nature.com/articles/s41551-025-01603-5
编辑：王洪
排版：李丽
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