光声成像可清晰呈现大脑形态、功能与代谢特征，但大脑内部强烈的光学散射和高频超声衰减，一直制约着光声脑成像效果。研究提出一种基于线扫描的光声计算介观成像（PACMes）技术，实现对完整小鼠大脑脑血管的无创、高分辨率长期成像。该技术融合近红外线扫描激发、低频全环超声探测与复合重建算法，最终获得33微米空间分辨率、13毫米视场的成像结果，为脑功能与疾病研究提供全新手段。

该研究由 Shijie Ruan、Wei Qin、Linyang Li、Tingting Li、Baochen Li、Xiao Liang、Lei Xi 完成，相关成果以《Noninvasive photoacoustic computed mesoscopy for longitudinal brain imaging》为题，于2026年2 月4日发表于《Science Advances》期刊。

重要发现
01技术核心设计 
PACMes技术突破传统光声成像局限，从激发、探测、重建三方面完成优化。激发环节采用多角度聚焦近红外线扫描，近红外光可穿透头皮与颅骨，多角度扫描保证垂直于光线路径方向的高光学分辨率，同时提升激发效率。探测环节采用5兆赫兹低频全环超声换能器阵列，实现弱衰减光声信号的高灵敏度全域探测，弥补近红外光血红蛋白吸收弱的不足。重建环节采用复合算法，融合滤波反投影与光声信号光学定位，打破低频光声信号平行于光线路径方向的声学衍射极限，抑制背景伪影。

性能测试显示，单角度扫描时，垂直与平行光线路径方向分辨率分别为27微米、300微米；多角度合成后，实现32微米的各向同性分辨率，活体完整小鼠大脑成像分辨率达33微米。系统成像视场为13毫米，聚焦深度2毫米内，信噪比在6.29至4.72分贝之间，校准处理可显著抑制重建伪影、提升结构保真度，结合深度学习自监督恢复算法，可将扫描角度从180个减少至18个，成像速度提升10倍且保留图像细节。

创新与亮点
该技术攻克光声脑成像中光学散射、高频超声衰减、分辨率与穿透深度失衡三大难题。提出 PACMes新技术，以近红外线扫描激发、低频全环超声探测、复合重建算法为核心，实现完整头皮颅骨下小鼠大脑无创、无标记成像。33微米分辨率、13毫米视场、5个月长期监测能力，优于传统光声断层成像、近红外光分辨率光声显微镜。适用于中风、胶质瘤等脑部疾病血管病理研究，无需手术创伤，可长期动态监测疾病进展，为临床前脑疾病研究提供高效无创的成像工具。

总结与展望
PACMes技术整合多角度线扫描、低频超声探测与智能重建算法，突破传统光声脑成像局限，实现完整小鼠大脑脑血管的无创、高分辨率、长期可视化，在活体成像中精准捕捉中风与胶质瘤的血管动态变化，为脑疾病研究提供新范式。未来可开发端到端深度学习重建框架，结合高重复频率脉冲激光、高灵敏度探测器阵列提升成像速度，拓展多光谱成像能力，同时优化运动校正技术适配更高分辨率成像需求，推动该技术在生物医学成像领域进一步落地应用。

DOI:10.1126/sciadv.aea1602.