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医学光声层析成像技术及其临床应用研究进展
光声效应是指样品被短脉冲激光照射后受激产生超声波的一种现象.基于此效应的光声成像技术是一种新型的生物医学成像模式,其在过去的十年中越来越受到临床和产业的关注,目前已成为生物医学成像领域发展快的技术之一.光声成像是一种混合型的成像方式,它结合了光学成像的高对比度和光谱识别特性,以及超声成像大穿透深度下仍具备较高分辨率的特点.光声技术可对微血管、血红蛋白浓度、血氧含量、氧代谢、脂肪等进行高特异性的成像,能够灵敏地反映生理特征变化,与超声技术的形态和结构成像具有很强的互补性.光声成像技术的这些特性使其在临床及生物医学研究领域均具备广泛的应用潜力,尤其适用于恶性肿瘤、心血管疾病、微循环异常等重大和常见疾病的成像诊断和治疗引导.本文将介绍光声层析成像技术在乳腺癌、前哨淋巴结及血管内成像等方面的新研究进展和临床应用情况.
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生物组织非接触光声层析成像
在光声成像中,超声信号通常需要采用接触传感器探测,这使其在很多应用中受到很大的限制,如脑功能成像.为了替代接触探测器实现非接触的光声层析成像(NCPAT),激光干涉技术被用于远程获取超声信号.本文搭建了非接触光声层析成像系统,系统采用波长为532 nm、能量17.5 mJ/cm2的激光作为光声激发源,激光外差干涉仪作为光声信号的远程探测系统,对实际生物组织模型进行了旋转几何的光声信号探测.利用激光外差干涉仪探测到的光声信号,进行反投影算法的图像重建.实验结果表明在具有组织散射特性的模型中,激光外差干涉仪在2.25 MHz带宽(峰值下15 dB强度的信号宽带)下,NCPAT成像系统可以识别500 μm直径的黑色微球,并实现了在强散射介质中多层结构的光学对比成像.这将扩展光声和超声在体成像在生物医学领域的应用范围.
