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光聲成像的基本原理
閱讀：3499 發(fā)布時(shí)間：2021-5-14
光聲成像（PhotoacousticImaging,PAI）是近年來發(fā)展起來的一種非入侵式和非電離式的新型生物醫(yī)學(xué)成像方法。當(dāng)脈沖激光照射到（熱聲成像則特指用無線電頻率的脈沖激光進(jìn)行照射）生物組織中時(shí)，組織的光吸收域?qū)a(chǎn)生超聲信號(hào)，我們稱這種由光激發(fā)產(chǎn)生的超聲信號(hào)為光聲信號(hào)。生物組織產(chǎn)生的光聲信號(hào)攜帶了組織的光吸收特征信息，通過探測光聲信號(hào)能重建出組織中的光吸收分布圖像。光聲成像結(jié)合了純光學(xué)組織成像中高選擇特性和純超聲組織成像中深穿透特性的優(yōu)點(diǎn)，可得到高分辨率和高對(duì)比度的組織圖像，從原理上避開了光散射的影響，突破了高分辨率光學(xué)成像深度“軟極限”（~1mm），可實(shí)現(xiàn)50mm的深層活體內(nèi)組織成像。
光聲成像原理與系統(tǒng)
光聲信號(hào)產(chǎn)生的基本原理是：當(dāng)用短脈沖激光照射吸收體時(shí)，吸收體中的分子吸收光子后，當(dāng)滿足一定的條件時(shí)，吸收體分子的電子從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)而處于激發(fā)態(tài)，而處于激發(fā)態(tài)的電子極不穩(wěn)定，當(dāng)電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，會(huì)以光或熱量的形式釋放能量。在光聲成像應(yīng)用中通常會(huì)選擇合適波長的激光作為激發(fā)源，使吸收的光子的能量轉(zhuǎn)化為熱能的效率大，通常從光能轉(zhuǎn)化為熱能的效率可達(dá)到90%以上。釋放的熱量導(dǎo)致吸收體局部溫度升高，溫度升高后導(dǎo)致熱膨脹而產(chǎn)生壓力波，這就是光聲信號(hào)。因此，光聲信號(hào)的產(chǎn)生過程就是“光能”－“熱能”－“機(jī)械能”的轉(zhuǎn)化過程。