动物小白鼠光声 3D 成像系统是融合光学激发、声学探测与三维重建技术的新型成像设备，通过捕捉生物组织内源性光吸收信号实现无损伤立体成像，既保留了光学成像的高对比度优势，又突破了传统光学的深度限制，成为肿瘤研究、心血管生物学等领域探索小鼠体内生理病理过程的关键工具。

该系统的核心原理建立在光声效应与三维信号重构的协同之上。纳秒级脉冲激光照射小白鼠组织时，血红蛋白、黑色素等内源性发色团选择性吸收光能，通过热弹性膨胀产生超声波信号。与传统 2D 成像不同，3D 系统采用半球形超声阵列探测器（如 128 元素立体螺旋排列设计），无需移动小鼠即可同步采集全角度光声信号，经滤波反投影或傅里叶变换算法重建为三维体积图像，实现从 "平面切片" 到 "立体结构" 的观测升级。这种成像模式既避免了电离辐射损伤，又无需依赖外源造影剂，通过双波长技术还可量化血氧饱和度等功能参数，完美适配小白鼠活体长期监测需求。

系统硬件由光源、探测、活体适配三大核心模块构成，均针对小白鼠生理特点优化设计。光源模块采用波长可调脉冲激光器（500-1700nm），532nm 波长可增强血红蛋白信号，1064nm 波长适配深部组织成像，重复频率 1-10kHz 确保快速数据采集。探测模块以超高频超声阵列为核心，类斐波那契排列的探测器阵列能均匀接收全体积信号，实现等向性分辨率达 250μm，体像素精度提升至 100μm。活体适配系统配备恒温麻醉装置与专用固定台，预留呼吸通道避免成像中窒息风险，通过循环恒温水耦合介质减少信号衰减，保障小鼠生理状态稳定的同时提升成像质量。

在科研应用中，该系统展现出独特的立体观测价值。肿瘤研究领域，通过 3D 成像可清晰呈现 4T1 乳腺癌小鼠模型的血管网络立体结构，量化肿瘤外周与核心区域的血流灌注差异 —— 外周血管呈 "快升快降" 灌注曲线，核心区域则因缺氧表现为 "慢升缓降" 特征，为评估肿瘤恶性程度提供量化依据。心血管研究中，系统能重建小鼠主动脉弓三维血管树，精准识别动脉粥样硬化斑块的脂质核心分布，结合血氧分析可动态监测心肌缺血再灌注过程中的血流恢复规律。最新研究显示，结合生成式 AI 算法后，即使在 16 投影的极稀疏采样条件下，仍能实现 PSNR 达 34.11dB 的高质量 3D 重建，显著提升成像效率。

当前技术仍面临挑战：深层组织信号衰减导致分辨率下降，腹部气体易产生成像伪影。未来发展将聚焦三大方向：开发近红外 Ⅱ 区光源拓展成像深度，结合深度学习算法优化稀疏数据重建质量，整合超声、荧光模块实现多模态融合成像。随着技术迭代，动物小白鼠光声 3D 成像系统将进一步实现 "高分辨率 - 深穿透 - 快成像" 的协同提升，为从基础研究到临床转化的桥梁搭建提供更精准的活体可视化支撑。