综述：光声成像在复杂伤口检测与管理中的潜力

这篇综述系统阐述了光声成像（PAI）技术在复杂伤口监测中的前沿应用，融合光学高对比度与超声深穿透优势，可实时评估伤口pH、血氧饱和度（SO2）、血管密度及药物渗透性等关键参数，为糖尿病足溃疡、烧伤等创面管理提供非侵入性精准解决方案。文中特别探讨了碳基材料、纳米机器人等新型材料对PAI性能的增强作用，并指出其从实验研究向临床转化面临的挑战与前景。

　　

Abstract

光声成像（PAI）作为新兴生物医学成像技术，通过脉冲激光激发组织内发色团产生超声波，兼具光学成像的高对比度与超声的深组织穿透力（5-7 cm）。其核心机制为"光热-声波"转换：血红蛋白（Hb）、黑色素等内源性吸收体或外源性造影剂（如碳纳米管CNTs）吸收光能后发生热弹性膨胀，发射宽带超声波，经换能器捕获后重建高分辨率三维图像。PAI在伤口监测中可量化SO₂、血流速度等功能参数，突破传统视觉评估的主观局限。

Principle and Characteristics of PAI

PAI系统采用可调谐脉冲激光（700-900 nm近红外窗口）照射组织，通过时间分辨超声检测实现层析成像。其独特优势在于：

1. 双模态互补：光学对比度达10^-6 M，空间分辨率达100 μm级，突破光学扩散极限；
2. 动态监测：可追踪伤口微循环变化，如缺血区域SO₂低于30%提示愈合延迟；
3. 便携化进展：FDA批准的曲棍球杆式换能器（ATL CL15-7）和PAI笔等设备推动床旁应用。

Application of PAI in Wound Detection

pH监测辅助慢性伤口愈合

慢性伤口碱性环境（pH 7.4-9）会抑制蛋白酶活性。Guo团队开发的聚乙二醇/蔗糖/Nitrazine Yellow（PVA/Suc/NY）水凝胶敷料，通过PA信号强度与pH的线性关系（R²>0.98），实现创面pH实时可视化监测，精度达±0.2 pH单位。

神经修复调控

CNT/丝素蛋白复合材料在近红外脉冲刺激下产生局域热声效应，促进背根神经节（DRG）突触生长。动物实验中，PA神经调控使轴突再生速度提升40%，且无热损伤。

药物渗透追踪

PA光谱（PAS）可检测创面药物渗透动力学。如抗菌肽CEG在伤口中的渗透速率通过290 nm特征吸收峰定量，14天治疗期内渗透面积增加3.5倍。

烧伤深度评估

双尺度PA系统结合宏观PACT（分辨率150 μm）与微观PAM（分辨率10 μm），清晰显示烧伤分界带"充血环"。深二度烧伤（DDB）的PA信号强度在伤后第4天达峰值，较浅二度烧伤（SDB）高2.3倍。

感染伤口诊疗一体化

聚多巴胺（PDA）包覆的磁性微游机器人（MSP@PDA）兼具PA增强（信噪比提升15 dB）与光热杀菌功能，对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的清除率达99.2%，且可通过荧光-PA双模态追踪定位。

Applications of Novel Materials in PAI

碳基材料

还原氧化石墨烯（rGO）修饰的伤口贴片通过表面等离子共振效应将PA灵敏度提升20倍，同时加速上皮再生。

纳米机器人

MSP@PDA在旋转磁场导航下可穿透5 mm厚脓液屏障，实现深部脓肿的PA成像引导治疗。

锰单原子纳米多酶

Mn-N₄活性中心模拟过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）等多酶活性，协同PA成像与催化治疗，使感染伤口愈合周期缩短50%。

Conclusion

PAI技术通过"结构-功能"一体化成像为伤口精准管理开辟新途径。当前挑战在于标准化成像协议建立与便携设备成本控制，未来突破点将聚焦智能响应型造影剂开发与人工智能辅助图像解析系统的融合应用。