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光聲成像的基本原理

更新時間:2021-05-14瀏覽:3155次
   
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,組織的光吸收域?qū)a(chǎn)生超聲信號,我們稱這種由光激發(fā)產(chǎn)生的超聲信號為光聲信號。生物組織產(chǎn)生的光聲信號攜帶了組織的光吸收特征信息,通過探測光聲信號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)  
光聲信號產(chǎn)生的基本原理是:當(dāng)用短脈沖激光照射吸收體時,吸收體中的分子吸收光子后,當(dāng)滿足一定的條件時,吸收體分子的電子從低能級躍遷到高能級而處于激發(fā)態(tài),而處于激發(fā)態(tài)的電子極不穩(wěn)定,當(dāng)電子從高能級向低能級躍遷時,會以光或熱量的形式釋放能量。在光聲成像應(yīng)用中通常會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。因此,光聲信號的產(chǎn)生過程就是“光能”-“熱能”-“機(jī)械能”的轉(zhuǎn)化過程。

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