生物医学光声成像 !
光声成像技术在医学中的应用
光声成像技术在医学中的应用随着科技的不断进步，医疗领域也在不断创新。
其中，光声成像技术作为一种新兴的医疗成像方式，已经开始在医学中得到广泛应用。
本文将介绍光声成像技术的基本原理、应用形式，并重点探讨其在医学中的应用现状及前景。
一、光声成像技术的基本原理光声成像技术是一种组合了光学和声学技术的新型成像方式。
它把激光和超声波两种物理能量相结合，通过激光束在生物体内产生的热膨胀效应，来产生声波信号，并利用这些声波信号重建图像。
其原理类似于鲸鱼通过发出声波来探测周围环境的方式，能够高精度、高分辨率地成像。
二、光声成像技术的应用形式光声成像技术可以采用单元成像方式和全息成像方式两种形式进行应用。
单元成像方式采用逐点成像方式，对组织进行逐点扫描，形成逐点成像。
全息成像方式则利用像干涉术，将样品光在平面上投影后，通过运用数学技术将两组干涉图进行处理，直接形成像，成像速度相对更快。
三、光声成像技术在医学中的应用现状1、肿瘤诊断肿瘤是一种常见疾病，早期诊断和治疗至关重要。
光声成像技术可以成像血管组织细节，对肿瘤起到很大的助力。
例如，对于乳腺癌的检测，传统的乳腺红外线成像只能检测肿块的位置而无法判断其性质，而光声成像技术则能够定性肿块、测量肿块体积、判断肿块边缘活动情况等。
2、心脏疾病心脏疾病是导致死亡的主要原因之一，但传统的B超技术无法有效检测心脏的微小问题。
光声成像技术则可以通过扫描图像中的组织单元，检测到更细微的心脏问题，例如心血管疾病微血管成像和心脏芯片微结构成像。
3、神经系统疾病神经系统疾病在人们的健康中占有重要地位。
光声成像技术可以成像全脑的神经元和神经纤维，较好地展示神经组织的三维结构，对神经退行性疾病和神经功能障碍的检测预测有很大帮助。
四、光声成像技术在医学中的应用前景光声成像技术的应用前景非常广阔，未来可能会有更多的疾病能够通过光声成像技术得到更精准的诊断和治疗，例如光声成像引导的肿瘤治疗、光声成像引导的药物输送等。
应用物理学中的光声成像技术
应用物理学中的光声成像技术光声成像技术是近年来兴起的一种多模态生物成像技术，它结合了光学和声学两种模态，具有非侵入性、高分辨率、快速成像等优点。
在医学、生物学、化学等多个领域得到了广泛应用，对于人类健康事业和科学研究具有重要意义。
一、光声成像技术的原理光声成像技术是通过光声效应来实现的。
当激光束照射到生物组织中时，它被组织的吸收、散射、反射等过程所影响。
这时产生的热量会使组织局部膨胀并引发压力波的辐射，压力波在不同介质层之间传播的速度不同，这就形成了所谓的光声信号。
通过检测这些光声信号并将其转化为图像，就可以实现对生物组织的成像。
二、光声成像技术在医学中的应用光声成像技术在医学中应用非常广泛。
例如，在癌症早期诊断和治疗过程中，光声成像技术可以探测肿瘤的形态和位置，还可以观测其治疗效果。
此外，光声成像技术还可以用于心血管成像、脑部成像等诊断和研究。
它的非侵入性和高分辨率的优点使得它在医学领域中有着许多潜在的应用前景。
三、光声成像技术在生物学中的应用在生物学研究中，光声成像技术也得到了广泛应用。
例如，通过对生物组织的成像，可以研究细胞生长、分裂、迁移等过程，也可以观察神经系统的结构和功能。
此外，光声成像技术还可以对动物个体进行全身成像，探测其内部结构和功能。
这为生物学的研究提供了一种有力的手段。
四、光声成像技术的局限性与展望虽然光声成像技术有许多优点，但它也存在一些局限性。
例如，光声成像技术对于胸腔和体内较深的组织成像不够稳定、分辨率也不够高，这限制了它在某些领域的应用。
此外，光声成像技术的设备和操作成本较高，也需要更多的研究和开发。
但随着技术的不断发展，光声成像技术的应用前景也越来越广阔。
例如，在纳米领域中，光声成像技术可以用于纳米探针的成像，实现高分辨率的纳米成像。
在工业领域，光声成像技术可以用于材料检测和质量控制等方面。
可以预见，随着技术的不断创新和发展，光声成像技术必将发挥更加重要的作用。
光声成像技术在医学领域的应用
光声成像技术在医学领域的应用在当今医学领域中，光声成像技术已经成为一种非常具有前途性的成像技术，能够非常准确地检测出受检组织的形态、结构及病变情况。
下文将会具体讲解光声成像技术在医学中的应用。
1. 概述光声成像技术是一种以激光为光源的成像技术，该技术通过运用激光对受检组织进行照射，从而使其产生热膨胀，然后利用超声波对受检组织的热膨胀进行探测和成像。
与其他成像技术（如CT、MRI等）相比，光声成像技术具有非常高的分辨率和对组织深度的能力。
2. 应用2.1 非侵入性成像与其他成像方法相比，光声成像技术具有应用范围广、成像速度快、图像信息准确等优势。
因为光声成像技术不会造成生物组织的细胞破坏，可以做到对生物组织的非侵入性成像。
在肝肾病等疾病的诊断中，光声成像技术可以起到非常好的辅助作用。
例如，在肝病的诊断中，肝癌、肝硬化等肝部疾病往往需要进行组织切片检测或者是核医学检查，而这些检测方式都会对肝脏产生一定的影响。
而光声成像技术通过检测肝脏组织中的血液流动情况等信息，能够非常准确地诊断出肝病的类型和位置，让诊断变得更加准确和非侵入性。
2.2 诊断心血管疾病另外，光声成像技术也可以在心血管疾病的诊断中起到很大的作用，尤其是在心脏疾病的早期诊断中。
利用光声成像技术进行心脏血管成像，可以非常清晰地观察到血管的形态、大小和流动状态等，并且可以测量出血液流量，有效诊断出心脏疾病、动脉硬化等疾病。
2.3 癌症检测通过利用光声成像技术进行肿瘤的检测，能够明显地提高癌症的早期检测率。
利用光声成像技术，医生可以非常清晰地观察到肿瘤的位置、大小、形状等信息，并且可以通过测量血管密度来判断肿瘤的恶性程度。
在一些实验中，光声成像技术的检测准确率已经达到了98%以上。
2.4 立体成像光声成像技术在现代医学领域中还有一项非常重要的应用——立体成像。
现今医学中的许多疾病的标准诊断需要三维立体成像技术处理病理信息。
利用光声成像技术的高分辨率和三维信息重建能力，可在较短时间内获取高保真度的三维图像，并对三维图像进行相关的分割和分析。
光声成像技术在人体外周血管中的应用研究
光声成像技术在人体外周血管中的应用研究引言光声成像技术是一种结合了光学和声学的新型成像技术，具有非侵入性、高分辨率和高灵敏度等优点，因此在医学领域中得到了广泛的应用。
人体外周血管是人体循环系统中重要的组成部分，其病变与多种疾病密切相关。
本文将重点探讨光声成像技术在人体外周血管中的应用研究，以期为临床医生提供新的诊断手段和治疗方法。
一、光声成像技术概述1.1 光声成像技术原理光声成像技术是一种基于激光诱导超声效应的新型生物医学影像方法。
其原理是通过激光脉冲辐射组织，组织吸收激光能量后会产生超声波信号，通过探测器接收到这些超声信号后再通过计算机进行图像重建。
1.2 光声成像技术优势与传统影像方法相比，光声成像技术具有以下几个优势：（1）高分辨率：光声成像技术可以实现亚毫米级别的分辨率，能够清晰地显示微小血管和血管壁的细微结构；（2）高灵敏度：光声成像技术可以检测到微小的血管异常，比如血栓形成和动脉粥样硬化等；（3）非侵入性：光声成像技术不需要注射造影剂或放射性物质，对患者无创伤；（4）实时性：光声成像技术可以实时监测血流动态变化，对于手术引导和治疗监控非常有帮助。
二、光声成像技术在外周血管疾病中的应用2.1 动脉粥样硬化的检测动脉粥样硬化是一种常见的外周血管疾病，是导致心脑血管疾病发生发展的主要原因之一。
传统影像方法如超声、CT和MRI等在检测动脉粥样硬化方面存在一定局限性。
而光声成像技术能够清晰地显示动脉壁内部结构变化，包括斑块形成、钙化和血管内膜破裂等，从而提供更准确的诊断依据。
2.2 血栓形成的监测血栓形成是外周血管疾病中常见的并发症，严重时可导致血管堵塞和组织坏死等严重后果。
光声成像技术可以实时监测血栓形成的过程，包括血栓的形态、大小和位置等。
这对于预防和治疗血栓相关疾病具有重要意义。
2.3 血管内膜损伤的评估外周血管内膜损伤是多种心脑血管疾病发生发展的基础，包括动脉粥样硬化、动脉闭塞和动脉扩张等。
光声断层成像原理及其在生物医学中的应用
光声断层成像原理及其在生物医学中的应用光声（Photoacoustic）断层成像是一种融合了光学和声学原理的非侵入性成像技术，通过激光照射样本，利用光声效应产生的声波信号来获取样本内部的组织结构和功能信息。
光声断层成像技术在生物医学领域具有广阔的应用前景，可以用于肿瘤检测、血管成像、神经科学研究等领域。
光声断层成像的原理可以简单地描述为，当样本受到激光照射时，吸收光能的组织会产生热膨胀，从而引起热传导和声传导。
热膨胀引起的声波通过超声探头接收，并转化为电信号。
通过测量声波的时间延迟和强度，可以重建出样本内部的组织结构。
光声成像结合了光学和声学的优势，既具备了高分辨率的光学成像能力，又具备了高穿透深度的声学成像能力。
光声断层成像在生物医学中的应用非常广泛。
首先，在肿瘤检测和诊断中，光声断层成像技术可以提供高分辨率的结构成像和功能成像。
对比于传统的医学成像技术，如X射线和磁共振成像（MRI），光声断层成像具有更高的分辨率和更好的组织对比度。
它可以观察到微小的血管结构和异常的血流动力学变化，以检测肿瘤的形态和功能。
此外，光声断层成像还可以通过标记特定的分子来实现肿瘤的免疫荧光显像，从而提高肿瘤的检测和诊断能力。
其次，在血管成像方面，光声断层成像可以实现无创的血管成像，不需要注射造影剂。
光声断层成像可以直接观察到血管的形态和血管内血流的速度，对血管病变和血流动力学的研究具有重要意义。
通过光声断层成像技术，医生可以实时检测血管阻塞、动脉粥样硬化等病变，为血管病的早期预警和治疗提供参考依据。
此外，光声断层成像还在神经科学研究中发挥着重要的作用。
光声断层成像技术可以用于大脑神经元的活动成像，实时观察神经元兴奋活动的变化。
与传统的电生理技术相比，光声断层成像具有更高的时空分辨率，可以捕捉到非常细微的神经元活动，对研究大脑认知、神经退行性疾病等具有重要意义。
除了以上应用之外，光声断层成像还可以应用于眼科成像、皮肤病检测、胚胎发育研究等领域。
光声成像技术对肿瘤诊断和治疗指导作用
光声成像技术对肿瘤诊断和治疗指导作用光声成像（Photoacoustic Imaging，PAI）作为一种新兴的生物医学成像技术，结合了光学和超声的优势，能够提供高分辨率的活体影像，为肿瘤诊断和治疗指导提供了有力的工具。
本文将介绍光声成像技术的原理、优势，并探讨其在肿瘤诊断和治疗指导中的应用。
光声成像技术的原理是利用短脉冲的激光照射样本，光能被组织吸收后引起热弹效应，形成超声信号并由接收器捕获。
通过测量这些超声信号的到达时间和振幅，可以重建出组织的内部结构和功能信息。
与传统的超声成像技术相比，光声成像技术具有更高的空间分辨率和对光学吸收组织的成像能力。
光声成像技术在肿瘤诊断中的应用主要体现在早期肿瘤检测和定位方面。
由于光声成像技术可以对组织的散射和吸收特性进行准确的测量，能够检测出微小的肿瘤灶和异常血管。
这对于早期发现和定位肿瘤非常重要，有助于提高治疗的效果和生存率。
另外，光声成像技术还可以结合其他影像技术如核磁共振成像（MRI）和计算机断层扫描（CT）等进行多模态影像融合，提高诊断的准确性。
光声成像技术在肿瘤治疗中的应用主要体现在术前规划和治疗监测方面。
通过光声成像技术可以实时观察肿瘤的形态、大小和血供情况，为手术切除或者放疗提供准确的目标定位和治疗方案制定。
光声成像技术还可以评估治疗的效果，监测肿瘤的变化和治疗响应，为调整治疗方案提供依据。
除了肿瘤的诊断和治疗指导，光声成像技术还可以应用于肿瘤相关的基础研究和新药研发。
通过观察肿瘤在不同时间点的光声图像，可以了解肿瘤的生长方式、血供状态和代谢活性等信息，为研究肿瘤发生机制提供帮助。
另外，光声成像技术可以用于评估新药的疗效和安全性，加速新药研发的进程。
尽管光声成像技术在肿瘤诊断和治疗指导方面已经取得了显著的进展，但仍然存在一些挑战和局限性。
首先，光声成像技术在深部组织成像方面受到限制，难以观察到较深层的肿瘤。
其次，光声成像技术还需要更多的研究来解决组织光学特性的定量测量和影像重建的问题。
新型光声成像技术的研究及其应用
新型光声成像技术的研究及其应用随着现代科技的不断进步，新型光声成像技术越来越受到人们的重视和关注。
光声成像技术是一种集成了光学和声学原理的非侵入性生物成像技术，可以在不破坏样品的情况下，对样品进行高分辨率、高灵敏度的成像。
本文将重点探讨新型光声成像技术的研究现状以及其在生物医学领域的应用。
一、光声成像技术简介光声成像技术是一种基于激光与超声波作用产生的声光效应制备出来的生物成像技术，可以对生物组织进行高分辨率和高灵敏度的成像。
其原理是由激光脉冲作用于生物组织时，组织中的吸收系数较高的血红蛋白、黑色素等物质将被激光吸收，由于激光吸收产生的鞘状气体的生成，使得目标组织中发生了热膨胀的效应，从而产生了热膨胀声波。
与此同时，由于声波的产生，在超声传播的过程中也会产生压缩和展开的效应，产生了相应的超声波信号。
通过测量超声波信号，可以得到相应的声强信号，从而对生物组织中的变化进行成像。
二、新型光声成像技术研究现状光声成像技术是一种强大的生物成像技术，具有灵敏度高、分辨率高、可视化明显等特点，广泛应用于生物医学、材料科学、环境监测等领域。
尤其在生物医学领域，新型光声成像技术的研究和应用受到了极大的重视。
1.多模分辨率光声显微镜多模式分辨率光声显微镜是一种利用各项异性和异向同性效应实现多维光声成像的光声成像系统。
它通过不同的成像模式，可以同时实现对其操作的样品的形态结构、动态变化和光学吸收特性的高分辨率成像。
2. 近场光声显微镜近场光声显微镜是一种将光声成像技术与近场显微技术相结合，可以获取生物组织微观结构信息的成像技术。
利用近场光声显微镜可以对组织样品进行高空间分辨率的成像，在大约几十微米以下的亚细胞分辨率处进行了成像。
3. 全场光声成像全场光声成像是一种全视角、三维直接成像的光声成像技术，具有高信噪比、高精度、快速成像、低成本等优点，可以在生物和医学成像等领域得到广泛的应用。
三、光声成像技术在生物领域的应用光声成像技术在生物医学领域得到了广泛应用。
光声成像实验报告
实验名称：光声成像实验实验日期：2023年3月15日实验地点：物理实验室一、实验目的1. 了解光声成像的基本原理和实验方法。
2. 掌握光声成像系统的操作步骤。
3. 通过实验验证光声成像技术的成像效果和分辨率。
二、实验原理光声成像技术是一种非侵入性的生物医学成像技术，其基本原理是：当激光照射到物体表面时，物体内部的分子或原子吸收激光能量，产生热振动，从而产生声波。
这些声波被探测器接收并转换为电信号，经过处理后形成图像。
光声成像具有高分辨率、高对比度、非侵入性等优点，在生物医学领域具有广泛的应用前景。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：- 光声成像系统- 激光器- 探测器- 计算机- 实验样品（如：水、牛奶、凝胶等）2. 实验材料：- 光学显微镜- 图像采集卡- 图像处理软件四、实验步骤1. 系统调试：（1）开启光声成像系统，调整激光器功率和频率；（2）调整探测器接收角度和灵敏度；（3）调整图像采集卡参数，确保图像质量。
2. 样品制备：（1）将实验样品放置在样品台上；（2）调整样品位置，确保样品与探测器垂直。
3. 实验操作：（1）开启激光器，照射样品；（2）记录探测器接收到的声波信号；（3）关闭激光器，重复实验步骤，获取多张图像。
4. 图像处理：（1）利用图像处理软件对原始图像进行滤波、增强等处理；（2）对比不同处理方法下的成像效果，选择最佳参数。
五、实验结果与分析1. 实验结果：通过实验，成功获取了水、牛奶、凝胶等样品的光声成像图像。
实验结果表明，光声成像技术在生物医学领域具有较好的应用前景。
2. 结果分析：（1）水样品的光声成像图像清晰，分辨率较高；（2）牛奶样品的光声成像图像存在噪声，但可进行滤波处理；（3）凝胶样品的光声成像图像分辨率较低，但可用于生物组织内部结构的观察。
六、实验结论通过本次光声成像实验，我们了解了光声成像的基本原理和实验方法，掌握了光声成像系统的操作步骤。
实验结果表明，光声成像技术在生物医学领域具有较好的应用前景。
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64,"） 和压力限制 （ 8"5488 +7,?),464,"） & 为此， 光声成 像中绝大 多 数 的 光 源 选 择 脉 宽 为 ,8 量 级 的 调 F GH： EIJ 的光源& 短脉冲光源意味着光脉冲的持续 时间比组织中吸收体的热扩散和压力扩散的时间要 小得多， 如此， 在激光脉冲辐照生物组织过程中， 压 力扩散和热扩散的影响便可忽略& 在满足热限制和压力限制这两个条件的情况
0-($1%&$2 2 ?’5(5015-6(/1 /708/28 /6 0 )@57/6/28 7A(’5B C5@ D/6-0./E/28 F/5.58/10. (/66-A6 +/(’ 5)(/10. 0F65@FA@6, G’/6 0@(/1.A )@5D/BA6 02 5DA@D/A+ 5C (’A @0)/B.H BADA.5)/28 C/A.B 5C )’5(5015-6(/1 /708/28, ?’5(5015-6(/16，(’A )’H6/10. F06/6 5C )’5(5015-6(/1 /708/28，/6 020.HEAB F@/AC.H, G’A 7A@/(6 5C )’5(5015-6(/1 (A1’25.58H，157)0@AB +/(’ 5)(/10. /708/28 02B -.(@0652/1 /708/28，0@A BA61@/FAB, I0@/5-6 /708/28 (A1’2/J-A6 0@A 0.65 B/61-66AB，/21.-; B/28 61022/28 (5758@0)’H，157)-(AB (5758@0)’H 02B 5@/8/20. BA(A1(/52 5C )’5(5015-6(/1 /708/28, K/20..H，657A F/57AB/10. 0))./10(/526 5C )’5(5015-6(/1 /708/28 0@A 6-770@/EAB, 3.45#1/(2 2 F/57AB/10. )’5(52/16，)’5(5015-6(/1 /708/28，)’5(5015-6(/16，(5758@0)’H，F/57AB/10. 0))./10(/52
射而产生声信号的现象& 当光源不同或者光与物质 作用方式不同时， 光致超声的过程存在着多种可能 的物理机制& 当前新兴的生物医学光声成像技术所 利用的物理基础是其中的热弹性机制 （ "!45674(*8")+ 64+!*,)86） ， 即受短脉冲光 （ 脉宽 9 : !8 ） 辐照的光 吸收介质在吸收光能量后快速升温膨胀从而产生超 声的现象 （ 如图 : 所示） & 为了便于讨论， 可将该过 程分为以下 . 个步骤： （:） 脉冲光辐照生物组织， 组 织内吸收体吸收光能量； （0） 基于热弹性机制的光 致超声过程； （.） 本地光声信号的外传与探测& 为了 加深对光声成像的理解， 下面我们对该过程进行进 一步的分析&
一双环的换能器探测光声信号， 最后可以同时获得
［ 3& ］ 吸收体 以 及 组 织 的 声 速 的 分 布, 另 外， >?2@ 和
,
生物医学光声成像技术是指： 当宽束短脉冲激 光辐照生物组织时， 位于组织体内的吸收体 （ 如肿 瘤） 吸收脉冲光能量， 从而升温膨胀， 产生超声波； 这时， 位于组织体表面的超声探测器件可以接收到 这些外传的超声波， 并依据探测到的光声信号来重 建组织内光能量吸收分布的图像, 由上可见， 光声成像技术检测的是超声信号， 反 映的是光能量吸收的差异, 所以该技术能很好地结 合光学和超声这两种成像技术各自的优点： 由于探
物理学和高新技术
生物医学光声成像 !
徐晓辉! ! 李! 晖 3
（ 福建师范大学物理与光电信息科技学院! 医学光电科学与技术教育部重点实验室! 福州! "4%%%# ）
摘! 要! ! 能够对组织体中的光学吸收体进行量化评估的光声成像 （ )’5(5015-6(/1 /708/28） 是一种有发展前景的医学 成像模式, 文章综述了处于快速发展阶段的光声成像技术, 文章首先介绍光声成像的物理基础— — —光声效应, 在此基 础上， 阐述光声成像技术的优势所在 （ 与光学以及超声成像相比较） , 然后讨论目前该领域的主要技术路线， 包括扫描 层析术、 计算机层析术以及原位探测成像技术, 最后简要总结了光声成像技术在生物医学领域中的主要应用, 关键词! ! 生物医学光子学， 光声成像， 光声效应， 层析术， 生物医学应用
［ :K ］ 下， 本地压力波幅值可近似表达为
研究了周围组织的光学性质对光声信号
强度的影响外， 很少有该方面的工作的报道& 总的来 说， 该方面的工作尚待加强& 如， 研究不同光源参数 （ 波长、 脉宽等） 情况下， 不同组织 （ 乳腺， 皮肤等） 中 不同吸收体的光能量沉积差异， 从中找到针对不同 疾病成像时的优化光源& 相信这些基础研究工作对 于光声技术的进一步发展大有裨益& 另一个与光分布有关的问题是光声图像的对比 度来源& 在目前光声成像中， 绝大多数的工作是以吸 收体的光能量沉积为对比度& 而吸收体的能量沉积 与两个因素有关： 吸收体吸收系数 ! * 和到达吸收体
［ 34 ］ ［ 34 ］ 电材料的换能器 中所用的材料主要是压电陶瓷
（ G>H） 和高分子压电材料聚偏氟乙烯 （ GIJK ） ,
［ $4 ］ $%%% 年， LC0?M7=N 等人 对这两种材料的换能器的
在 性能进行了比较， 认为 G>H 具有很高的灵敏度， 大块组织 （ 如女性的乳腺组织） 的深度成像方面有 优势, 而 GIJK 虽然在灵敏度方面与压电陶瓷比较 稍有不足， 但由于其具有宽的响应带宽， 易制作， 低 声阻抗等的优点， 被认为是普遍适用的光声成像探 测材料,
! & !# 光致超声过程 有多种物理机制可引起光激发超声的效应& 目 前， 在 光 声 成 像 领 域 中， 所应用的是热弹性膨胀 （ "!45674(*8")+ 4<#*,8)7, ） & 基于热弹性机制的光声 过程是指： 一束短脉冲 （ ,8 量级） 激光辐照生物组 织， 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， 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本地的压力
［ Q —4 ］
术在成像深度与分辨率上不可兼得的不足, 另外， 光 声技术的图像差异来源于组织体光学吸收的不同， 这就能够有效地补充纯超声成像技术在对比度和功 能性方面的缺陷, 所以， 光声技术有可能实现对组织 体较大深度的高分辨率、 高对比度的功能成像, 也正 是源于光声成像技术以上独特的优势， 使得该技术 在近年来赢得了普遍的重视， 并且得到快速的发展, 本文将对新兴的光声成像技术作简要的回顾和 讨论， 并重点地介绍处于快速发展阶段的光声成像 技术的物理学原理技术及其在生物医学领域中的主 要应用,
!""#： $$%%%& %’()& *+& +,- - - - - - - - - - - - - - - - - - 物理・./ 卷（ 0112 年） 0期
物理学和高新技术 该过程中， 以下一些因素可能对光声信号的飞行时 间、 脉宽等产生影响， 从而影响成像质量， 这些因素 包括： （3 ） 声学性质的各处异性； （$） 声衰减； （"） 声 衍射, $, ", 3! 声学性质的各处异性 在重建图像中， 组织的声速被应用于确定吸收 体的具体位置, 目前， 绝大多数的工作都假设组织的 声速为 3, 455 6 !7， 且各处同性的, 但是， 实际上不 同组织或组织中不同位置的声速具有一定的变动 性， 大约是 3%8
（ 批准号： L%4#&%4L ） 、 教育部新世纪优秀人 ! ! 国家自然科学基金 才支持计划 （ 批准号： MNOG;%P;%LQ4 ） 、 福建省自然科学基金 （批 准号： R%4$%%Q ） 资助项目 $%%# S %& S $4 收到初稿， $%%# S Q% S %T 收到修改稿 3! 通讯联系人, O70/.： ’./U CV2-, AB-, 12
! 物理・"# 卷（ $%%& 年） $ 期! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ’(()： **+++, +-./, 01, 12
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物理学和高新技术 的能流率 ! & 也就是说， 光声图像上的差异与 ! * 、 !
0- 光声效应
光声效应
［ 3， /］
［ =］ ［ :1 ］ 两个因素有关& 近年来， ;7< ， >*’?45 等人提出了
图 :- 光声效应示意图
波& 为了保证光致超声是线性过程， 脉冲光源的脉宽
［ :. ］ 必须 满 足 两 个 条 件 ： 热限制 （ "!456*( +7,?),4A
! & "# 脉冲光辐射组织 当扩束短脉冲 （ ,8 量级） 激光辐照生物组织时， 首先是光在组织内传播并形成光能量沉积的过程& 所以， 光声成像技术中一个需要慎重考虑的问题是， 宽束短脉冲激光辐照特定组织体时光能量吸收分布 对于 情况以及该分布对最后光声信号的影响& 目前， 该问题各研究小组还未给予足够的重视& 除了刘英 杰等人
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"1 #（ "$0 ! * ! # "’， 8 % &# ） 其中 " 是等体积膨胀系数，$ 8 是声速，& # 是生物组 织的比热容，! * 是吸收体的吸收系数，! 是指本地 的光能流率， ’ 是沉积的光能量 （ ’ # !* ! ） ； " 是格 日尼森 系 数 （ J5’,4)84, +74??)+)4," ） ， 表 为 " L "$0 8 M &# ， 形容光能量沉积转化为超声的效率； 在室温下， 大多数组织的 " 在 1& :0 左右& ! & $# 光声信号的外传过程 基于热弹性膨胀产生的本地压力将作为声源向 外传播， 其频谱范围大致在 :11NOP 到 :11QOP& 在