光声成像-一种新兴的检测方式

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1、激光与光电子学进展５０，０４０００５（２０１３）Ｌａｓｅｒ＆ＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＰｒｏｇｒｅｓｓ○Ｃ２０１３《中国激光》杂志社光声成像：一种新兴的检测方式谭波胡建明杨盼丁帅军朱仁江（重庆师范大学物理与电子工程学院，重庆４０１３３１）摘要光声成像是一种以光声效应为物理基础的新型、非电离和非侵入式的成像技术。作为一种纯光学成像与超声成像相结合的混合式成像技术，它的检测图像具有高光学对比度、高超声分辨率的特点。光声成像技术在生物医学检测中具有非常广阔的应用前景。阐述了光声成像的基本原理，对比了当前光声成像的各种系

2、统结构形式、优缺点以及每种技术的应用领域。最后，预测了光声成像系统的发展趋势，并讨论了一些提升系统性能参数的方法。关键词光声成像系统；光声效应；纯光学成像；超声成像；生物医学中图分类号Ｑ６３１文献标识码Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＬＯＰ５０．０４０００５ＰｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃＴｏｍｏｇｒａｐｈｙＩｍａｇｉｎｇ：ＡｎＥｍｅｒｇｉｎｇＤｅｔｅｃｔｉｏｎＷａｙＴａｎＢｏＨｕＪｉａｎｍｉｎｇＹａｎｇＰａｎＤｉｎｇＳｈｕａｉｊｕｎＺｈｕＲｅｎｊｉａｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅ

3、ｒｉｎｇ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０１３３１，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＰｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃｔｏｍｏｇｒａｐｈｙｉｍａｇｉｎｇ（ＰＡＴ）ｉｓａｎｏｖｅｌ，ｎｏｎ－ｉｏｎｉｚｉｎｇａｎｄｎｏｎ－ｉｎｖａｓｉｖｅｉｍａｇｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｈｉｃｈｉｓｂａｓｅｄｏｎｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃｅｆｆｅｃｔ．ＰＡＴｉｓａｈｙｂｒｉｄｉｍａｇｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃｏｍｂｉｎｉｎｇｐｕｒｅｏｐｔｉｃａｌｉｍａｇｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｉｔｈｕｌｔｒａｓｏｎ

4、ｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｓｏｉｔｐｏｓｓｅｓｓｅｓｈｉｇｈｏｐｔｉｃａｌａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｃｏｎｔｒａｓｔａｎｄｕｌｔｒａｓｏｕｎｄｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓｅｍｅｒｇｉｎｇｉｍａｇｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｖｅｒｙｂｒｏａｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｓｉｎｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃｔｏｍｏｇｒａｐｈｙｉｍａｇｉｎｇｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｉｓｍａｄｅａｍｏｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｙｓｔｅｍ

5、ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｔｈｅｉｒａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｍａｉｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｂｊｅｃｔｓｏｆｔｈｅｖａｒｉｏｕｓｓｙｓｔｅｍ，ａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｗｅｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｔｒｅｎｄｏｆｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃｔｏｍｏｇｒａｐｈｙｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｔｈｅｍｅｔｈｏｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｓｙｓｔｅｍｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＰＡＴ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃｔ

6、ｏｍｏｇｒａｐｈｙｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓ；ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃｅｆｆｅｃｔ；ｐｕｒｅｏｐｔｉｃａｌｉｍａｇｉｎｇ；ｕｌｔｒａｓｏｎｏｇｒａｐｈｙ；ｂｉｏｍｅｄｉｃｉｎｅＯＣＩＳｃｏｄｅｓ１１０．５１２０；１７０．３８８０；１２０．３８９０；１７０．０１１０１引言［１］１８８０年，Ｂｅｌｌ发现适当的太阳光照射生物组织后，组织中会有超声波出现，这一现象就是光声成像（ＰＡＴ）的物理基础———光声效应。由于当时各种技术条件的限制，在其后的几十年中，关于光声效应的研［２］究并没有取得大的进展。直到１９７１年，Ｋｒｅ

7、ｕｚｅｒ利用激光诱导光声效应技术成功检测石油成分以后，光声［３，４］效应才重新受到科学家们的关注。目前，光声效应已经应用于物理、化学和生物医学等各个领域。随着光声效应的研究取得大的发展，ＰＡＴ也取得了显著的发展，并已应用于多个领域。本文主要介绍ＰＡＴ在生物医学领域中的应用。［５］２０世纪７０年代，ＰＡＴ开始应用于生物医学领域。ＰＡＴ作为一种纯光学成像与超声成像相结合的混合式成像技术，主要具有以下优点：１）对人体无害。与Ｘ射线层析成像不同，ＰＡＴ使用光波照射被测组织，所以它不会对组织产生电离辐射。在ＰＡＴ中，脉冲激光作

8、为激发源照射在生物组织上，生物组织吸收光能收稿日期：２０１２－１２－１８；收到修改稿日期：２０１３－０１－３１；网络出版日期：２０１２－０３－１９基金项目：重庆市教委科研项目（ｋｊ１１０６１８）资助课题。作者简介：谭波（１９８６—），男，硕士研究生，主要从事生物医学影像与信息处理等方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｔａｎｂｏ７５７４＠１２６．ｃｏｍ导师