光声成像系统性能比较
光声成像简介
• 样品信息： 直径：26mm
头发丝埋藏深度：5mm
• 系统设置： 激光电压：250V 激光脉冲宽度：20ns 旋转半径：约190mm
样品图示
• 通过示波器显示的波形调整系统的设置（黄色为激光同步触发信号，绿色为光 声信号）
• 在LabVIEW前面板显示采集到的信号
• 取半径为193mm所成的光声图像
不同生物组织对光的吸收不同
光声成像的特点与应用前景
利用激光激发，超声波作为载体。不同组织对同波长光的吸收不同， 产生的超声波幅度和频率有差异，使得这一成像方法比传统超声成 像具有更高的灵敏度。此外，利用超声作为信息载体，也具有信号 衰减小，穿透深度大的特点。相对于X光成像来说它也是比较安全的。 但究竟效果如何要看最终可以达到的成像效果。
在浅表层血管成像、早期肿瘤探测、脑部成像等方面有广阔的应用前 景
几种光声成像系统
单元探测器环形扫描 全线圆性环阵阵列列扫扫描描
几种光声成像算法
• 延迟叠加算法
Sm (t)
N 1
s(t
n0
r c
n)
• 滤波反投影重建算法
• 反卷积算法
成像效果示例
本实验的目的及意义
用单元探测器环形扫描的光声成像系统对模拟样品 及活体小鼠头进行成像，目的是得到小鼠的脑皮层光声 图像，达到从中分辨出脑血管的效果；并且为实验系统 的改进提供参考
光声成像
廖宇
题纲
基本原理 几种光声成像系统 已取得的效果
1880年，贝尔实验室首次发现光声转换现象，即用时 变的光束照射吸收体时，吸收体会受热膨胀产生超声 波。这是由于光照射某种介质时，介质吸收光能，其 内部温度的改变引起介质内的结构和体积变化。这样 的由温度引起的体积涨缩会使介质产生向外辐射的超 声波，这个过程和现象称为光声效应
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。
2024年光声成像系统市场前景分析
2024年光声成像系统市场前景分析引言随着科学技术的不断发展和应用需求的增加，光声成像作为一种新型的成像技术，近年来引起了广泛的关注。
光声成像系统通过光声效应将光和声波结合在一起，具有高分辨率、无损、非接触等特点，逐渐成为医疗影像、生命科学、材料科学等领域的研究热点。
本文将对光声成像系统市场前景进行分析，探讨其发展趋势和机遇。
光声成像系统市场现状目前，光声成像系统市场主要应用于医疗影像和生命科学研究领域。
在医疗影像方面，光声成像系统已在临床中得到了广泛应用，用于诊断乳腺癌、脑血管疾病、皮肤病等疾病。
在生命科学研究中，光声成像系统可用于研究细胞活动、器官结构和功能等方面，为科学家提供了全新的视角。
虽然市场需求强劲，但光声成像系统目前还存在一些局限性，如成像深度受限、成像速度较慢等。
此外，由于技术要求高、设备成本较高，使得光声成像系统在市场上的应用仍然面临一定的挑战。
光声成像系统市场前景技术改进推动市场发展随着科学技术的不断进步，光声成像系统技术也在不断改进。
新的光声成像系统具有更好的成像深度和成像速度，能够更准确地观察和分析生物组织结构和功能。
这些技术改进将进一步推动光声成像系统市场的发展。
应用领域扩大带来新机遇除了医疗影像和生命科学研究领域，光声成像系统还有很大的应用潜力。
例如，在材料科学领域，光声成像系统可用于分析材料的结构和性能，为材料研发和生产提供重要支持。
此外，环境监测、工业无损检测等领域也可以应用光声成像系统进行高分辨率成像，提高监测和检测的准确性。
市场竞争加剧，厂商需创新和升级随着市场需求的增加，光声成像系统市场的竞争也将进一步加剧。
厂商需要不断创新和升级产品，提高成像质量、降低成本、提升用户体验，从而在激烈的市场竞争中立于不败之地。
结论光声成像系统作为一种新兴的成像技术，在医疗影像和生命科学研究领域已经取得了较大的突破。
随着技术的改进和应用领域的扩大，光声成像系统市场前景十分广阔。
光声成像系统性能比较
构造不熟析，也可以迅速解读法；适合多探针及体内血氧程度变化侦测；
药代动力学分析，探针定量分析
无完整多光谱分离演算法；目前数据多为含氧血红蛋白与去氧血红蛋白的光谱分离。
Endra提供标准易用的血红蛋白（和其他）软件用于常规分析和高通量分析。多波长分析研究在Endra用户中已属常规。数据分析既可以在Endra提供的软件中进行，也可以在用户喜欢的软件中进行。
<10毫秒；
多波长影像撷取速率:1帧<1S。
iThera每次只能得到一个切片，然后必须移动动物才能获得下个切片图像。
单波长影像撷取速率:1
帧>12S；
多波长影像撷取速率:1帧v1min。
ENDRA在12秒内获得的是整个体积的信息，256切片图像，动物是不移动的。
只有iThera的快速影像撷取能符合药代动力学需求。
iTheraisbetter.
iThera仅仅拿一个切片获得的数据来充当一个体积的数据，切片外的光都浪费了，光声信号也浪费掉了。
视野范围
视野范围：
20(25)x20(25)x120mm；
可撷取整个小鼠横切面视野；
穿透深度40mm
20mm；
手动改变视野范围；
无法进行整只小鼠的造影。
我们的FOV是25mm射小鼠来说足够。超声不是全身成像的技术，对于光声成像来说，要让声波穿透有气体存在的空间来成像是根本不可能的。
基于360度环状激光发光设计及微阵列超声叹投讯号接收，即使在小鼠深部横切面处，分辨率依然很好。
分辨率与激光发射形状没有任何联系。仅取决于换能器的几何学。写这种文字的人对光声没有任何专业知识。
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。
2024年光声成像系统市场分析现状
2024年光声成像系统市场分析现状光声成像是一种新兴的生物成像技术，结合了光学和超声学的优势，具有高分辨率、无创伤等特点。
随着医疗技术的不断发展，光声成像系统在医疗领域的应用越来越广泛。
本文将对光声成像系统市场进行分析，包括行业现状、发展趋势、竞争格局等方面。
市场概览光声成像系统市场近年来呈现快速增长的趋势。
市场规模从2016年的XX亿美元增长到了2020年的XX亿美元，年复合增长率约为XX%。
市场主要由医疗领域需求驱动，尤其是肿瘤检测、心脏病诊断和脑部成像等方面。
市场驱动因素技术优势光声成像系统具有超声与光学的双重优势，能够获取高分辨率的生物组织图像，使医生能够更准确地诊断疾病。
相比于传统的成像技术，光声成像系统对生物组织的成像更清晰，且无创伤，更受医疗机构和专业人士的青睐。
医疗需求增长随着人口老龄化趋势的加剧，疾病的发病率不断上升，对医疗技术的需求也与日俱增。
光声成像系统在肿瘤检测、心脏病诊断和脑部成像等方面具有独特的优势，能够满足医生和患者对高精度成像系统的需求。
技术进步与创新光声成像系统作为一项新兴技术，不断得到技术创新的推动。
随着成像设备的改进和成本的下降，光声成像系统的市场应用也在不断扩大。
此外，不同制造商在系统性能和功能方面的竞争也推动了市场的发展。
市场挑战与机遇市场竞争激烈光声成像系统市场竞争激烈，主要厂商包括华硕、飞利浦、美国SuperSonic Imagine等。
这些公司不仅在技术方面具有一定优势，还在销售网络和市场份额方面占据一定地位。
新进入者在市场份额的争夺中面临较大的竞争压力。
技术标准化问题光声成像系统技术标准尚未统一，不同制造商的产品在性能指标和成像质量等方面存在差异，这给用户选择和使用带来了一定的困惑。
标准化的推进将有助于提高市场的透明度和产品的比较性。
市场增长潜力巨大光声成像系统市场在医疗领域具有广阔的应用前景。
随着技术的不断革新和成本的降低，光声成像系统的市场份额将进一步扩大。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
近红外小动物成像系统性能比较
iThera和Endra比较（黑体字是iThera制作的内容，红字是Endra技术的回应）型号iThera Medical Endra Nexus 128 备注
全身扫描能力唯一能进行整鼠三维成像的
系统；
360度环状激光，与弧状阵
列超声侦测装置固定，老鼠
线性移动；
全鼠冷冻切片影像资料库。
动物被探测器包围探测，前
提是动物必须浸在水中成
像。
非全视图断层截面扫描（局
部）；
单向激光与碟状侦测剂设计，
超声侦测装置以螺旋状移动
进行扫描；
无法做大面积三维成像。
无法进行脑部成像。
探测器在组织下方，意味着需
要更少的偶联剂，偶联剂或水
仅在动物下方。
脑部成像已经
有常规的应用，不需要动物浸
入水中。
唯有小鼠全身实时扫描，才
能进行药物动力学分析
(pK/pD)。
PK/PD研究，如果使用切
片式扫描的，无法进行体积
3-D吸收研究。
第一个切片
和最后一个切片的获取肯
定不在一个时间点上。
Endra系统在吸收研究中
已经是常规的应用，典型的
试验通常每周做50只动物
的扫描。
空间分辨率整鼠横切面扫描: 150um
不是等向性分辨率，切片厚
度大于400um.
280um
280um是3年前在原型机上的
分辨率，Endra具有<250um
的等向性分辨率， iThera切
片厚度是400um (发表文献).
基于360度环状激光发光
设计及微阵列超声叹投讯
号接收，即使在小鼠深部横
切面处，分辨率依然很好。
分辨率与激光发射形状没
有任何联系。
仅取决于换能
器的几何学。
写这种文字的
人对光声没有任何专业知
识。
对比灵敏度<95nM (ICG)
<15fM (gold nanoparticle)
350nM (ICG)
这是3年前原型机的灵敏度，
是在激光能量较低的情况下
获得的，我们现在轻松达到
10mm深度<100nM。
iThera is better.
iThera仅仅拿一个切片获
得的数据来充当一个体积
的数据，切片外的光都浪费
了，光声信号也浪费掉了。
视野范围视野范围:
20(25)x20(25)x120mm；
可撷取整个小鼠横切面视
野；
穿透深度40mm
20mm；
手动改变视野范围；
无法进行整只小鼠的造影。
我们的FOV是 25mm,对小鼠
来说足够。
超声不是全身成像
的技术，对于光声成像来说，
要让声波穿透有气体存在的
空间来成像是根本不可能的。
唯有 iThera的探测深度能
穿透整只小鼠。
激光系统脉冲能量: 80-120mJ；
波长可调范围: 410-980nm；
波长切换时间: <50ms;
360°均匀环状激发。
使用光纤会降低激光能量。
脉冲能量: 25mJ；
波长范围: 680-980nm；
波长切换时间: ~1S；
单向（下方）激发设计。
使用紧凑型激光器，牢固可
靠，且应用于多项工业应用
中。
单元部件完全密封不需要
维护。
我们的激光脉冲频率为
20Hz，拥有一个有效的光学系
统（无光纤无能量损失），光
达到动物身上的能量与
iThera一样。
iThera可使用的荧光标记
物更多、信噪比与脉冲能量
成正比，iThera信噪比更
好。
信噪比取决于几个方面，包
括声学接收器和探测器、电
子元件等。
上述说法没有任
何根据。
iThera的激光器是
为桌面型物理研究设计的，
在生物学应用研究领域没
有任何可参考的数据。
Endra激光达到动物的能
量是符合ANSI激光标准
的，难道iThera胆敢超过这个标准吗？
超声侦测装置64-256 单元阵列式侦测装
置；
弧状聚焦阵列设计；
阵列晶体面积
: 11/21/30mm2；
中心频率:5MHz
128单元阵列式侦测装置；
非聚焦阵列；
阵列晶体面积： 7 mm2；
中心频率:5MHz
我们的换能器设计得恰好能
够接收每次激光脉冲成像来
自整个体积的超声信息，声学
接收器场设计就是针对和匹
配动物被扫描区域的。
过大的换能器将导致信号取
消，是因为破坏性声学干扰，
因此无法获得整个体积的信
息。
大部分的体积信息都被
iThera忽视、浪费掉了。
芯片面积越大，灵敏度越
好。
在过去的15年中，每一个
医疗成像技术都因灵敏度
和等向分辨率的原因趋向
于3-D成像，Endra可以做
成2-D成像但愿意投资做
真正的3-D成像系统，
ENDRA唯一的一个真正
的商业化3D光声成像系
统。
iThera系统在切片外周
的灵敏度是极差的，因此它
无法看3-D信号，无法重建
正确的3-D图像。
信号采集系统弧状阵列式数据采集系统。
iThera必须移动探测器或动
物来达到多个切片的扫描。
碟状数据采集系统。
每一次激光脉冲Endra都会
采集整个的体积信息。
Endra需要旋转碟状盘以采
集不同角度数据，造成了根
本上的速度限制！！脑部也
无法成像！！
ENDRA用户扫描脑部已经
成为常规。
影像撷取速率单波长影像撷取速率: 1 帧
<10毫秒；
多波长影像撷取速率: 1帧
<1S。
iThera 每次只能得到一个
切片，然后必须移动动物才
能获得下个切片图像。
单波长影像撷取速率: 1
帧>12S；
多波长影像撷取速率: 1帧
<1min。
ENDRA 在12秒内获得的是
整个体积的信息，256切片图
像，动物是不移动的。
只有iThera的快速影像撷
取能符合药代动力学需求。
ENDRA系统用户做pK研
究已经成为常规。
动物床采用特殊薄膜包覆小鼠，小鼠不会接触水；
可控温；
定位功能：使实验动物位置
重现性高；
可Z轴，x/y轴移动，侦测无
死角；
可进行尾静脉注射。
实验动物直接浸泡在水中进
行侦测，无定位功能，重现性
不佳；
观察区域有限制，如脑部造性
无法进行。
Endra动物定位十分简单。
具
有动物准备工作站，内置白光
摄像头，可与光声图像融合。
动物尾部是自由的，可以进行
注射。
不需要膜。
使用少许偶
联剂（或水），动物床非常容
易清洗或消毒。
可以方便地进
行脑部扫描。
Endra动物床设计明显不合
理，造成动物紧迫！！
IThera使用的膜需要额外
的步骤，且很难将动物和膜
之间的空气排出来，这部分
空气会阻挡声波信号，这是
最基本的常识问题，是声学
成像的一大忌讳。
冷冻切片对照图谱搭配另一CCD照相机可以
实时监测造区域并掉出相映
的冷冻切片对照图。
无此功能。
Endra标准的DICOM图像格
式可与任何解剖学图谱兼容，
Endra实时监控摄像头是标
配。
即使使用者对小动物生理
构造不熟析，也可以迅速解
读光声影像！
软件演算功能具有多种光谱分离演算法；
适合多探针及体内血氧程度
变化侦测；
无完整多光谱分离演算法；
目前数据多为含氧血红蛋白
与去氧血红蛋白的光谱分离。
只有iThera的软件才能帮
助使用者完整实现光声的
各项功能。
药代动力学分析，探针定量分析……. Endra提供标准易用的血红蛋白(和其他)软件用于常规分析和高通量分析。
多波长分析研究在Endra用户中已属常规。
数据分析既可以在Endra提供的软件中进行，也可以在用户喜欢的软件中进行。