光声成像的原理及应用简介

图6-1 光声成像原理示意图

目前，在光声成像领域中所应用的是热弹性膨胀^［5］。其原理如图6-1所示。基于热弹性机制的光声过程是指：一束短脉冲（ns量级）激光辐照生物组织，由于组织中具有强光学吸收特性的吸收体（如血红蛋白）吸收光能量之后，会引起其升温和膨胀；吸收体体积的膨胀会挤压周围的组织从而产生局部压力波。光声成像技术（Photoacoustic Imaging，PI）就是利用光声效应，通过激光光源激发生物组织产生宽带（MHz级）的超声波信号，利用特定组织对特定波长光源的选择性吸收，譬如血红蛋白浓度的大小和组织血氧饱和度的高低均会影响组织的光吸收能力，从而改变超声信号的强度，从而辨别待测物内部结构的差异，并观察其位置以及大小等物理性质^［2］，达到区分测试物的不同组织结构的目的^［2，6］，再通过计算机处理，直观地呈现出组织的光学特性。换言之，超声检测器探测到的（二维或三维）超声强度空间分布，实际上反映了成像对象内（与光吸收相关的）的病理学信息。(www.xing528.com)

生物组织的光学吸收既可能产生于内源性分子如黑色素等，也可能产生于外源性引入的各种造影剂。一种典型的内源性光吸收分子就是血红蛋白的两种形态（氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白），由于血红蛋白的吸光度一般比周围其他物质高得多，因此它也就成为了血管光声成像的一类有效的造影剂。