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光聲成像的基本原理
閱讀：3693 發布時間：2021-5-14
光聲成像（PhotoacousticImaging,PAI）是近年來發展起來的一種非入侵式和非電離式的新型生物醫學成像方法。當脈沖激光照射到（熱聲成像則特指用無線電頻率的脈沖激光進行照射）生物組織中時，組織的光吸收域將產生超聲信號，我們稱這種由光激發產生的超聲信號為光聲信號。生物組織產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。光聲成像結合了純光學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點，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成像深度“軟極限”（~1mm），可實現50mm的深層活體內組織成像。
光聲成像原理與系統
光聲信號產生的基本原理是：當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態，而處于激發態的電子極不穩定，當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。在光聲成像應用中通常會選擇合適波長的激光作為激發源，使吸收的光子的能量轉化為熱能的效率大，通常從光能轉化為熱能的效率可達到90%以上。釋放的熱量導致吸收體局部溫度升高，溫度升高后導致熱膨脹而產生壓力波，這就是光聲信號。因此，光聲信號的產生過程就是“光能”－“熱能”－“機械能”的轉化過程。