课题组负责人刘超，复旦大学基础医学院数字医学研究中心青年副研究员、复旦大学义乌研究院副研究员（双聘），国家教育部海外引进人才、上海市领军人才（海外）、上海市浦江人才。主要研究领域为生物医学光子学，尤其是光声成像技术与仪器，并开展转移转化工作，以第一作者/通讯作者身份在Light Sci. Appl.、Adv. Photonics等期刊上发表论文10余篇，授权美国发明专利1项；近年来主持国家自然科学基金等国家及省部级项目5项；2022年获日内瓦国际发明展金奖；2023年获科技部主办浦江创新论坛青年先锋称号；目前担任中国光学学会生物医学光子学专委会青年委员、中国计算机学会数字医学分会专委，以及BME Frontiers、Photonix Life等学术性期刊编委。

团队研究方向紧密联系基础和临床，从生物医学影像学出发，结合人工智能实现数据驱动，研制光声/超声智能成像技术与仪器，并围绕脑科学、肿瘤学、神经学开展基础研究和转化应用。

项目介绍：早期肿瘤筛查系统--多指标光声成像关键技术与应用

项目背景：癌症早期通常会伴随血管增生、代谢亢进、循环肿瘤细胞、血管形态学畸变等生理指标改变的症状，传统影像筛查手段难以提高分辨率和成像能力来进行早筛，行业亟需新的显微镜工具来前移癌症诊断窗口，改善患者预后。“光声成像”是一种基于光学激发和声学探测的非侵入式混合成像模式，同时具备光学高分辨率和声波深度穿透的优势，可提供比传统成像更精确的内部结构信息，所以在医学和生物学领域具备广阔的市场前景。

项目内容：项目团队研制了一种基于单光源的多光谱高速光声显微成像系统，具备多波长、高速切换、高重频、可识别单细胞等性能优势，能够实现对肿瘤微环境内包括血红蛋白浓度、血氧饱和度、血流速度、淋巴浓度等多个生理指标进行动态跟踪成像，用于研究早期肿瘤生长过程中对周围微环境的影响机制。此外，项目团队提出了一种生物多指标信息的提取方法，使得上述系统不仅具备生物信息的提取能力，还在量化准确度、量化对比度和量化速度等方面有所提升，可同时得到10个以上血管指标，并缩短血流速度测量时间到亚微秒内，比传统测量方法提高100倍以上。目前已构建五波长光纤激光器的实验室样机，并在小型动物模型中实现了多功能性脑成像、淋巴成像、以及肿瘤血管成像。

图1 基于光声显微的小鼠耳部表面毛细血管图

图2 单次光声扫描成像得到四种功能性参数：血红蛋白浓度、血氧饱和度、血流速度、淋巴浓度

图3 基于光声显微成像得到的早期肿瘤2个重要特征：血管增生和代谢亢进

项目总结：综上所述，本项目能够实现早期肿瘤微环境的多指标变化信息的综合决策，兼具高速扫描、高准确度、高分辨率、声波穿透深度等优势，填补了早期肿瘤对于血管增生、代谢亢进等重要特征的成像盲区，为早期肿瘤精确诊断和肿瘤术中导航提供了新的机遇。本项目具有合作转化需求，希望与相关单位或投资机构合作，开展产业化探索。