光谱IVPA成像技术（sIVPA）

Sethuraman等^［35］通过动物对比实验说明光谱IVPA成像（sIVPA）可以辨别斑块中的脂质成分。他们在实验中对正常兔子喂食10个月含0.15％胆固醇的饲料，取其富含粥样硬化斑块的动脉作离体实验；对另一只兔子喂食10个月正常饲料，取其动脉作为对照组。在680nm～900nm之间以20nm为步长取9种波长，分别对粥样硬化动脉和正常动脉进行IV-PA成像，并与着色后的组织学切片图像对比。结果表明随着波长增加，粥样硬化动脉IVPA图像中的一个固定位置与组织学切片图像逐渐吻合，说明随着波长增加，此处化学成分的光吸收系数增大，光声信号强度增大，而正常动脉的IVPA图像在不同波长下变化不大^［36］。脂质和纤维成分在实验波段的光吸收系数变化较大，在900nm处计算得出的粥样硬化动脉的一阶导数sIVPA图像可以清晰地辨别出斑块的脂质成分，且与其组织学切片图像一致，说明sIVPA图像可辨别斑块中的脂质成分。其后，该研究小组又在1200nm波段附近取9种波长对粥样硬化的兔子动脉和正常兔子动脉进行成像，用有限差分算法分别得到740nm和760nm波长处的一阶导数sIVPA图像^［37］。其结果显示，富含斑块的图像中正斜率处是脂质和脂质与新生血管的混合物，负斜率处是影响斑块稳定性的Ⅰ型胶原，其余成分和正常动脉在sIVPA图像中的斜率接近于零。在740nm和850nm处得到的粥样硬化动脉一阶导数sIVPA图像中，负斜率的部分变小是由于脂质在这两种波长处光吸收系数变化不大。这些结果说明sIVPA成像具有可选择合适的波长对斑块的特殊成分进行成像的优势。

Krista等^［38］在1185nm～1135nm波段选取6种波长进行sIVPA成像，获取的数据与脂质的参考光谱进行相关运算，并显示相关系数大于0.55的像素。由于参考脂质未对斑块脂质和外膜脂质加以区分，所以二者在sIVPA图像上均可见。Wang等^［39］在1200nm～1230nm波段以10nm为步长对兔子的粥样硬化动脉进行sIVPA成像，对每个像素在各个波长的光声信号幅度进行归一化以后，与脂质在相应波段归一化的光谱进行相关运算，并显示相关系数大于0.75的像素。由于选择了相对较大的阈值，sIVPA图像成功区分了斑块脂质和外膜脂质，如图6-4所示。Krista等^［40］通过对动脉模型的实验，研究1185nm～1235nm和1680nm～1751nm两个波段的sIVPA成像检测斑块脂质的能力。模型的4个腔分别填充胆固醇、胆固醇油酸酯、胆固醇亚油酸等动脉外膜组织和斑块脂质成分。在上述两个波段分别选择6个波长对模型成像，以胆固醇和外膜组织在两个波段的光谱作为参考，利用相关算法并取合适的阈值绘制sIVPA图。其结果表明1200nm波段的sIVPA图能清晰地区分斑块脂质和外膜脂质，质量优于1700nm波段的sIV-PA图；从分离的脂质化合物的光谱数据得到合适的阈值，根据该阈值使用有限差分算法在1205nm和1235nm处绘制1200nm波段的sIVPA图，在1680nm和1710nm处绘制1700nm波段的sIVPA图，结果显示在两个波段均可以检测到4种内容物，且1700nm波段的图像质量更好。上述结果表明使用相关算法可以在1200nm波段区分斑块脂质成分和外膜脂质成分，而使用有限差分方法在两个波段只能检测脂质而不能区分其成分。

动脉内膜新生血管的快速生长通常与斑块的新陈代谢和进展有关，因为新生血管提供了斑块新陈代谢所需的养分，所以对斑块的稳定性有不利影响^［41］。Jimmy等^［42］在700nm～900 nm之间以10nm为步长对包含一根血管模型和两根石墨棒的动脉模型成像，得到图像每个像素的光谱，并与血红蛋白在此波段的吸收光谱进行相关运算，显示相关系数大于0.2的像素。从组合图像可清楚地确定小血管的位置，说明sIVPA可用于检测新生血管。(www.xing528.com)

图6-4 sIVPA图像（与脂质光谱进行相关运算，相关系数大于0.75的区域覆盖在IVUS图像上）^［39］