近期，李长辉">李长辉课题组和北大分子医学所的熊敬维教授课题组合作的文章"Label-free imaging of zebrafish larvae in vivo by photoacoustic microscopy"(Biomed. Opt. Express-365(2012))，入选该杂志2012年2月份下载最多的文章之一。

    李长辉">李长辉老师一直致力于生物医学光子学的基础理论和应用研究，在2138cn太阳集团古天乐生物医学工程系成立的光学层析成像实验室(Optical Tomography Laboratory, 网站http://bme.pku.edu.cn/otlab)。研究方向包括光声层析成像、荧光分子层析成像和多模态分子医学影像。借此机会，我们特地进一步介绍一下李长辉">李长辉课题组的其他研究项目。

一、     小模式动物的无标记光声层析成像
    不同的小模式动物，包括斑马鱼、果蝇、线虫等，由于它们的繁殖和发育迅速、基因易操作、身体在胚胎期和发育早期半透明等优点，在生命科学和基础医学上有着重要作用。光学显微成像技术被广泛用于研究小模式动物。然而由于组织的散射，研究方法往往需要对模式动物的不同器官或蛋白进行荧光标记，任何非生物体自然的标记，不论是通过转基因还是外界导入的荧光标记物，都有着潜在的干扰风险。李长辉">李长辉课题组一直致力于无标记生物成像新技术，尤其是基于光声效应的显微技术。最近他们和北大分子医学所的熊敬维教授课题组合作的文章“Label-free imaging of zebrafish larvae in vivo by photoacoustic  microscopy” 发表在Biomedical Optics Express 上 (Biomed. Opt. Express 3, 360-365(2012)）。 该文一经发表，即引起国际上广泛关注，入选该杂志2012年2月份下载最多的文章之一。这项工作在国际上首次获得了斑马鱼幼虫全身无标记三维成像（图1a）。而不加荧光标记的传统的显微成像（图1b）很难看到内部结构。这项工作为小模式动物研究指出了新的一个方向，可以拓展到其它动物模型的研究中。

图1. 对斑马鱼幼虫无创活体成像。(a) 李长辉">李长辉课题组的成像结果；
(b) 光学显微成像结果。比例尺 250 μm

二、    针对微循环系统的新型成像方法与应用研究
    循环系统供应生命体所需的养料，也带走各种代谢产物。而微循环，包括毛细血管和小血管直接和不同组织相连，其结构和状态直接和各种生理病理过程密切相关。现有的成像技术不能对微循环系统在活体层次实现高分率、高对比度和功能影像。李长辉">李长辉的光学层析成像实验室研发多套新型无创血管成像装置，在动物模型上获得了成功。

图2. 实验室研发的不同成像装置

    李长辉">李长辉的光学层析成像实验室除了研发新的成像技术，也积极利用新技术和新方法研究生命科学与医学中的实际问题。例如小鼠后肢缺血模型是被广泛使用的用于研究血管增生的动物模型，传统方法存在分辨率的不足。最近李长辉">李长辉实验室用开发的光声显微成像设备针对这个动物模型开展了相应的研究。如图3所示，(a) (b) 是利用光声显微成像对血管结扎的左后肢和正常的有后肢血管无创成像。得到了高清晰的微循环系统图，结果显著得表明了血管新生的形态和位置。(c)(d)是实验后后腿的照片，由于组织光散射，无法看到微循环结构。(e)是传统的超声多普勒成像结果，也不能给出单个血管层次的信息。李长辉">李长辉课题组的研究将帮助我们认识循环系统性疾病的病理和治疗。

图3. 光声层析成像对小鼠后腿血管新生模型无创活体成像

三、    荧光层析成像方法与技术研究
    荧光成像在生命科学与医学研究中起着举足轻重的作用。由于其优异的灵敏性、特异性和易操作性，活体荧光成像被广泛用于肿瘤研究、干细胞研究、炎症研究、神经科学等研究中。生物组织对光的强散射使得荧光成像局限在体表浅层，其分辨率随着深度增加迅速变差。然而，研究人员越来越关注原位疾病的研究，如原位肝癌，在这个深度上，现有荧光成像的装置无法定位荧光的来源。李长辉">李长辉实验室的成员研发具有自主知识产权的活体荧光分子层析成像技术，利用360度范围内对模式动物激发与信号采集，并通过相应的重建算法获得荧光素在活体内三维分布信息。

图4. 荧光分子层析成像系统示意图