Virtual Issue onMultimodal Imaging

多模态成像虚拟专刊

RESEARCH ARTICLE

1.Pathological investigation on healthy ovarian tissue sections by an integrated label-free multimodality optical microscopy

对健康卵巢组织切片的无标记多模态光学显微成像病理学研究

摘要：

非线性多模态成像技术将非线性光学方法与多模态成像策略相融合，凭借其无标记操作和高分辨率特性，为研究肿瘤微环境及恶性肿瘤病理机制提供了强大研究工具。我们开发了一套集成非线性光学成像（NLOI）与共聚焦拉曼显微成像（CRMI）的多模态系统，实现对卵巢标本组织结构和生化成分的全面无标记多维表征。该系统架构采用基于掺铒光纤激光器的NLOI模块，可同步进行三光子荧光（3PEF）、二次谐波（SHG）和三次谐波（THG）成像，并结合830nm连续波激光器通过CRMI模块实现分子指纹分析。实验结果表明：NLOI清晰揭示了卵巢血管壁中胶原纤维（SHG）分布、细胞界面结构（THG）及代谢活性特征（3PEF）；而拉曼成像显示磷脂酸和羟脯氨酸主要定位于血管外膜，苯丙氨酸富集于内膜与中膜，胆固醇酯分布于全血管壁，胶原浓度梯度贯穿中膜与外膜，核酸与脂质在内皮细胞和平滑肌细胞中呈现差异化分布模式。尤为重要的是，通过FFT和GLCM算法的定量纹理分析，揭示了健康卵巢血管中胶原纤维的周期性排列特征，为理解血管壁生物力学稳定性提供了新的实验证据。该多模态系统显著提升了无标记组织分析的精确度与深度，在卵巢癌等疾病的生物学研究与临床诊断中展现出重要应用潜力。

引用：

Haorui An, Xiangtao Kong, Qidong Liu, Zixuan Zhang, Qingzhu Li, Jie Xu, Ivan A. Bratchenko, Jie Qin, and Shuang Wang. Pathological investigation on healthy ovarian tissue sections by an integrated label-free multimodality optical microscopy.Journal of Innovative Optical Health SciencesOnline ReadyOpen Access

文章链接：

https://www.worldscientific.com/doi/10.1142/S1793545825400012

2.Diagnosis of osteosarcoma based on multimodal microscopic imaging and deep learning

基于多模态显微成像与深度学习的骨肉瘤诊断研究

摘要：

骨肉瘤是最常见的原发性恶性骨肿瘤，实现其术中快速准确诊断和早期诊断尤为必要。本研究采用明场、自发荧光和偏振光显微成像构建的多模态显微成像诊断系统，从组织微环境层面研究骨肉瘤的病理机制并实现快速精准诊断。首先，采集正常与骨肉瘤组织切片的多模态显微图像，用以表征样本组织微环境的整体形态、胶原纤维排列结构以及内源性荧光物质的含量与分布特征。其次，基于三种单模态图像所包含特征信息的相关性与互补性，结合卷积神经网络（CNN）与图像融合方法，构建了多模态智能诊断模型，有效提升了信息利用率和诊断准确性。与单模态模型相比，多模态诊断模型的准确度和真阳性率分别显著提升至0.8495和0.9412。此外，癌化前后组织微环境的差异可作为癌症诊断依据，利用多模态显微成像技术结合深度学习可实现骨肉瘤组织的信息提取与智能诊断，显著推动了组织微环境在病理检查中的应用。该诊断系统凭借其操作简便、高效准确、性价比高等优势，具有巨大的临床应用潜力与研究价值。

引用：

Zihan Wang, Jinjin Wu, Chenbei Li, Bing Wang, Qingxia Wu, Lan Li, Huijie Wang, Chao Tu, and Jianhua Yin.Diagnosis of osteosarcoma based on multimodal microscopic imaging and deep learning.Journal of Innovative Optical Health SciencesVol. 18, No. 02, 2343001 (2025)

文章链接：

https://worldscientific.com/doi/10.1142/S1793545823430010

3.Intravascular photoacoustic and optical coherence tomography imaging dual-mode system for detecting spontaneous coronary artery dissection: A feasibility study

用于自发性冠状动脉夹层检测的血管内光声-光学相干断层扫描双模态成像系统：一项可行性研究

摘要：

本研究开发了一种血管内双模态内窥成像系统，可同步实现血管内光声成像（IVPAI）与血管内光学相干断层扫描（IVOCT），用于识别自发性冠状动脉夹层（SCAD）仿体。IVPAI能提供不同深度壁内血肿（IMH）的高分辨率、高穿透度图像，因此特别适用于对仿体中深层血栓进行成像；而IVOCT则可清晰显示血管壁的双腔形态以识别内膜撕裂。我们通过仿体模型和离体猪动脉中血栓生物样本的实验，验证了该双模态内窥系统的成像能力。实验结果表明，IVPAI与IVOCT相结合的技术有望为临床应用提供更准确的SCAD评估手段。

引用：

Yongwei Wang, Yuyang Wan, and Zhongjiang Chen.Intravascular photoacoustic and optical coherence tomography imaging dual-mode system for detecting spontaneous coronary artery dissection: A feasibility study.Journal of Innovative Optical Health SciencesVol. 17, No. 01, 2350016 (2024)

文章链接：

https://worldscientific.com/doi/10.1142/S1793545823500165

4.Oxygenation-driven multimodal photoacoustic/ultrasonic imaging enhances evaluation of enthesitis disease activity in psoriatic arthritis

基于氧合驱动的多模态光声/超声成像技术可增强对银屑病关节炎附着点炎疾病活动度的评估

摘要：

传统超声（US）评估银屑病关节炎（PsA）附着点炎的局限性在于无法量化低氧等代谢改变&mdash;&mdash;这是疾病活动的关键驱动因素。本研究提出一种氧整合多模态光声/超声（PA/US）成像框架，通过量化附着点氧饱和度（SO2）来评估PsA的附着点疾病活动度。在这项横断面研究中，25名PsA患者接受了12个附着点的双侧PA/US成像，其中超声病变采用风湿病结局指标评分系统进行评估，而通过双波长PA成像量化的SO2水平则采用k均值聚类分为高氧组与低氧组。该方法提供了与传统超声评估形成互补的代谢信息。研究者构建了整合低氧与超声参数的复合评分，并通过临床疾病活动度指数（DAS28-CRP、DAPSA）进行验证。在300个附着点中，103个（34.3%）呈现PA阳性，其中40个（38.8%）被归类为低氧。低氧评分可独立预测DAS28-CRP（&beta;=0.618, p=0.001）和DAPSA（&beta;=0.612, p<0.001）。与常规超声相比，经低氧优化的PAUS评分与疾病活动度指数的相关性更优（DAS28-CRP：r=0.615, p=0.001 vs r=0.474, p=0.017；DAPSA：r=0.743, p<0.001 vs r=0.567, p=0.003），同时对最低疾病活动度（曲线下面积AUC 0.776 vs 0.614, p=0.008）和低疾病活动度（AUC 0.853 vs 0.772, p=0.009）具有更优异的诊断准确性。该多模态评分系统通过提供独特的代谢信息，增强了PsA疾病活动度的分层评估，为治疗监测和达标治疗策略提供了潜在工具。

引用：

Rui Zhang, Fan Yang, Chenyang Zhao, Ming Wang, Yan Zhang, Fang Yang, Lei Zhu, Jianchu Li, Yuxin Jiang, Xiaomei Leng, and Meng Yang. Oxygenation-driven multimodal photoacoustic/ultrasonic imaging enhances evaluation of enthesitis disease activity in psoriatic arthritis. Journal of Innovative Optical Health SciencesOnline ReadyOpen Access

文章链接：

https://www.worldscientific.com/doi/10.1142/S1793545825500270

5.Photoacoustic/ultrasound dual-modal imaging of human nails: A pilot study

基于光声/超声双模态成像的人体指甲检测：一项初步研究

摘要：

传统诊断技术（包括视觉检查、超声与磁共振成像）在检测甲病时存在深层信息获取、分辨率和实用性方面的局限。本项初步研究首次评估了结合光声断层扫描（PAT）与超声的双模态成像系统，用于人体指甲的多参数定量评估。研究纳入了5名健康志愿者的小型队列，通过PAT/US成像获取甲单元数据。PAT/US双模态成像成功揭示了指甲及甲床内的精细解剖结构和微血管分布。此外，该系统利用多光谱PAT分析功能性组织参数，包括在止血带压迫和冷刺激试验下检测氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白、血氧饱和度和胶原蛋白的变化，以评估甲床微循环状态。对多光谱PAT重建图像的定量分析表明，在模拟不同生理条件下，该系统能高灵敏度地探测甲床内血氧水平及胶原含量的改变。本项初步研究证实，PAT/US双模态成像作为一种实时、无创的诊断方式，在评估人体指甲健康状态及早期检测甲床病变方面具有重要潜力。

引用：

Yanting Wen, Yijie Huang, Lin Huang, Dan Wu, Renbin Zhong, Shixie Jiang, Yudi Zhang, Ting Liu, Xiaotian Liu, and Huabei Jiang.Photoacoustic/ultrasound dual-modal imaging of human nails: A pilot study.Journal of Innovative Optical Health SciencesVol. 17, No. 06, 2450004 (2024)

文章链接：

https://worldscientific.com/doi/10.1142/S1793545824500044

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