导语

电穿孔是一种通过施加超短高压电脉冲，在细胞膜上形成可逆或不可逆孔隙的技术，已广泛应用于药物递送、肿瘤治疗以及心律失常（如心房颤动）的介入治疗。然而，在治疗过程中如何实时、准确地监测电场能量的空间分布，一直是制约电穿孔精准治疗的关键临床难题。

近日，来自美国加州大学尔湾分校（UC Irvine）向良忠教授课题组发明了电声成像（Electroacoustic Imaging）技术，为电穿孔治疗的实时监测与精准评估提供了一种全新的解决方案。

Electroacoustic tomography with dual-frequency array for real-time monitoring of electroporation

Luke Xu, Yifei Xu, and Liangzhong Xiang

Journal of Innovative Optical Health SciencesVol. 19, No. 01, 2550026 (2026)

https://www.worldscientific.com/doi/10.1142/S1793545825500269

正文

该研究团队提出并验证了一种基于双频阵列的电声成像系统，该系统可同时采集低频（1 MHz）与高频（6 MHz）电声信号，实现对电场分布与电极位置的同步可视化。通过仿真分析与实验验证，研究发现：低频电声信号主要反映电场能量的整体分布特征，而高频电声信号则能够精确定位电极结构与空间位置。二者的有机结合，使得电穿孔治疗过程中电场覆盖范围与电极定位得以同时、全面地评估，为实现电穿孔治疗的精准监测与实时反馈奠定了重要技术基础。

图3：仿真电场与重建图像对比

图5：实验重建图像叠加展示电场与电极位置

研究采用双频弧形阵列探头，覆盖125度视野，分别接收1 MHz与6 MHz频段的电声信号。仿真结果显示，1 MHz图像与模拟电场分布相关性达82.4%，而6 MHz图像对电极的定位误差小于0.05毫米，展现出极高的空间精度。实验进一步验证了该系统在真实场景中的可行性，为后续临床转化奠定基础。

主要创新点

1.双频信号分离机制：首次通过频域分离实现电场分布与电极位置的同时成像。

2. 弧形双频阵列设计：采用双排换能器结构，覆盖互补频段，提升成像质量与信息完整性。

3. 高分辨率电极定位：6 MHz阵列轴向分辨率达0.45毫米，显著优于传统低频成像。

应用前景

该系统尤其适用于不可逆电穿孔肿瘤消融治疗的实时导航。例如在前列癌治疗中，可结合经直肠超声探头，实现无创、实时的电场监测与电极校正，提升治疗精准性与安全性。未来还可拓展至多电极复杂治疗场景，为个性化电穿孔治疗提供可视化工具。

结语

双频电声断层成像技术为电穿孔治疗的实时监测提供了创新方法，兼顾电场覆盖评估与电极精确定位，具有重要的临床转化潜力。随着系统优化与临床验证的推进，该技术有望成为电穿孔治疗中不可或缺的影像导航工具。

通讯作者简介

Shawn (Liangzhong) Xiang向良忠，美国加州大学尔湾分校生物医学工程教授，长期致力于开发可应用于临床的创新性超声成像技术。在其实验室中，他与团队有幸成为首批研发X射线激发声学计算机断层扫描（XACT）技术的研究者。该技术在放射肿瘤学（体内剂量测定）及介入放射学等领域具有广阔的应用前景。团队还率先开展质子治疗中原声成像技术用于体内射程验证的研究，并致力于开发监测电穿孔过程的电声断层扫描（EAT）技术。更多详情见https://truelab.medschool.uci.edu/liangzhong-shawn-xiang/

版权声明：

本文由《创新光学健康科学杂志（英文）》编辑部负责整理翻译。中文内容仅供参考，一切内容请以英文论文为准。欢迎转发分享本文，如需转载，请留言或联系jiohs@mail.hust.edu.cn。