在医学影像领域，内窥镜超声（EUS）因其高分辨率成像能力，已成为消化道疾病诊断的基石。然而，传统EUS依赖声学对比度，对软组织的功能性成像存在明显局限。近年来，光声超声双模态内窥镜（ePAUS）的提出虽为突破带来曙光，但现有技术普遍面临同轴光声束难以对齐、超声图像质量低下等问题，导致设备难以满足临床需求。

韩国浦项科技大学研究团队发表的最新成果，通过开发全球最小透明超声换能器（TUT），成功构建直径仅1.8毫米的ePAUS-TUT探针。该技术不仅实现光声与超声束的完美同轴，更在活体猪食管成像中展现出媲美商用超声的分辨率，同时突破光声成像12毫米的远距离工作极限。这项突破标志着内窥镜成像正式迈入高精度双模态时代，为消化道早癌筛查、血管病变评估等临床场景提供了全新工具。

研究背景与技术挑战
双模态成像的临床价值与现存瓶颈
光声超声双模态内窥镜（ePAUS）通过整合光声的功能性成像与超声的结构性信息，理论上可同时获取组织血管网络、氧饱和度与解剖分层数据。例如，在食管癌筛查中，光声成像可捕捉黏膜层内乳头状毛细血管环（IPCLs）的异常增生，而超声则能清晰显示肿瘤浸润深度，二者协同可大幅提升早期病变检出率。然而，现有ePAUS探针受限于三大技术瓶颈：探针直径需适配标准内镜通道（<2.5毫米）、光声长工作距离需求与超声图像质量的矛盾、光声束与声学孔径的物理冲突。

技术创新与应用
透明超声换能器的设计原理
研究团队创新性地采用透明压电材料（PMN-PT）设计了一种微型化透明超声换能器（TUT）。该换能器直径仅1毫米，厚度0.47毫米，具备61%的宽带宽（中心频率21MHz），实现了声学与光学束的完美同轴对齐。通过在换能器路径中直接集成光学模块，避免了传统环形换能器的侧瓣效应和光学-声学束组合器的多重反射问题，从而在微型探头内同时实现了商业级超声成像和高灵敏度光声成像。

探针的集成与优化
ePAUS-TUT系统通过将TUT与光学模块（包括多模光纤、梯度折射率透镜和直角棱镜）集成在一个1.8毫米直径的探头内，实现了光声与超声信号的同步采集。系统采用准光学分辨率模式，在保证长工作距离（12毫米）的同时，通过优化光束传输路径和匹配层设计，将光声横向分辨率提升至91微米（2毫米距离），轴向分辨率稳定在70微米。超声成像的横向分辨率为110微米（5.4毫米距离），轴向分辨率为62微米，与商业级EUS系统相当。

成像实验与结果分析
大鼠直肠的在体成像
研究团队在大鼠直肠中验证了ePAUS-TUT的成像能力。实验中，光声信号清晰显示了直肠壁的血管网络分布，包括浅表毛细血管和深层动脉静脉网络。超声图像则能够分辨超过12毫米深度的解剖结构，例如骨盆底肌肉和耻骨的强回声特征。通过深度编码的光声最大振幅投影（MAP）图像，研究团队观察到从表层上皮到深层黏膜的血管层级结构，证实了系统在分析肠道血管异常中的潜力。

总结与展望
ePAUS-TUT技术通过透明超声换能器的创新设计，突破了传统双模态内窥镜的性能瓶颈，实现了商业级超声成像与高灵敏度光声成像的协同优化。其微型化、长工作距离和高信噪比的特性使其能够满足临床对多功能内窥镜的需求，尤其在早期癌症筛查、肿瘤侵袭深度评估和血管异常分析等方面展现出巨大潜力。该技术有望与光学相干断层扫描（OCT）、荧光成像等模态融合，构建多模态成像平台。此外，前视型探头设计和功能性光声成像（如血氧饱和度动态监测）也将成为重要发展方向。可以预见，这项技术将为肺部、泌尿系统和心血管疾病的精准诊断提供全新工具，推动内窥成像技术迈向新的高度。

DOI:10.1126/sciadv.adq9960.