Die gepulste Laser-Photoakustik-Bildgebung (PL-PAI) ist ein neues biomedizinisches Bildgebungsverfahren. Als nicht-invasives und nicht-ionisierendes Verfahren kombiniert sie die hohe Selektivität der rein optischen Gewebebildgebung mit der tiefen Eindringtiefe der reinen Ultraschall-Gewebebildgebung. Prinzipiell vermeidet dieses Verfahren den Einfluss der Lichtstreuung und ermöglicht die Erzeugung hochauflösender und kontrastreicher Gewebebilder. Daher findet es zunehmend Beachtung und Anwendung in der Biomedizin.

Neuartige Bildgebungstechnologie:

Die gepulste Laser-Photoakustik findet in zwei Hauptbereichen Anwendung: der klinischen Medizin und der biologischen Diagnostik. Ihre einzigartigen technischen Vorteile heben sie von traditionellen Bildgebungsverfahren wie B-Ultraschall und CT ab. Dank der geringen Pulsdauer des gepulsten Lasers kann die Bildauflösung im Mikrometerbereich liegen. Aufgrund der unterschiedlichen Wellenlängenabsorption von Substanzen in den Gewebezellen weisen die Bilder einen extrem hohen Kontrast auf. Bei Bestrahlung mit einem Laser einer bestimmten Wellenlänge, beispielsweise 532 nm, können Photonen bis zu mehrere Zentimeter tief in das Gewebe eindringen und so eine Tiefengewebsdarstellung ermöglichen. Da kein exogenes Kontrastmittel benötigt wird, ist die Sicherheit von Anwender und Probe gewährleistet, und es bestehen keine Bedenken hinsichtlich der Strahlenbelastung. Schließlich liefert dieses Bildgebungsverfahren auch funktionelle Informationen wie die Sauerstoffsättigung des Gewebes und die Hämodynamik.

Prinzip:

Das Prinzip der photoakustischen Bildgebung lässt sich in fünf Schritte unterteilen. Im ersten Schritt beleuchtet ein Laser mit kurzer Pulsdauer das biologische Gewebe, dessen Energie absorbiert wird. Im zweiten Schritt kann das stark absorbierte Gewebe die Energie nicht innerhalb kurzer Zeit wieder abgeben. Die Temperatur steigt, was zu einer thermoelastischen Ausdehnung führt. Der periodische Wärmefluss bewirkt eine Ausdehnung und Kontraktion des umgebenden Mediums und regt so Ultraschallwellen an. Im dritten Schritt empfängt der Ultraschallwandler das vom Gewebe erzeugte Ultraschallsignal. Im vierten Schritt verstärkt und filtert eine spezielle Schaltung das empfangene Ultraschallsignal. Im letzten Schritt wandelt ein Computer mithilfe eines Bildrekonstruktionsalgorithmus das Ultraschallsignal in ein Bild der inneren Gewebestruktur um. Bei gleichmäßiger Ausleuchtung entspricht das rekonstruierte Bild der Absorptionsverteilung.

Ausrüstung

Ein photoakustisches Bildgebungssystem ist ein komplexes System, das im Wesentlichen aus vier Kernkomponenten besteht: einer gepulsten Laserlichtquelle, einem Ultraschall-Detektionssystem, einem Scansystem und einem Computersteuerungssystem. Die Lichtquelle ist das Herzstück der photoakustischen Bildgebung. Gängige Lasertypen sind beispielsweise Nd:YAG-Laser oder 532-nm-Laser, die auf der Frequenzverdopplung von Nd:YAG-Lasern basieren. Bei Nd:YAG-Lasern oder 532-nm-Lasern, die auf der Frequenzverdopplung von Nd:YAG-Lasern basieren, werden aufgrund ihrer Miniaturisierung, Spitzenleistung, hohen Stabilität und geringen Kosten bevorzugt Mikrochip-Laser eingesetzt. Im Ultraschall-Detektionssystem werden üblicherweise piezoelektrische Keramikwandler oder kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler verwendet. Erstere werden optimal auf den Mikrochip-Laser abgestimmt. Mit dem Scansystem können Gewebeproben zwei- oder dreidimensional abgetastet werden. Abschließend werden die Daten vom Computersystem rekonstruiert, um ein hochauflösendes und kontrastreiches Bild zu erhalten.

RealLight Wir bieten Pulslaserprodukte mit unterschiedlichen Pulsbreiten und Wellenlängen für photoakustische Bildgebungsanwendungen an, beispielsweise 1064-nm-Pulslaser, 532-nm-Pulslaser usw. Ein umfassendes Sortiment an Mikrochip-Pulslaser Die Produkte wurden getestet und verifiziert, hohe Stabilität, gute Zuverlässigkeit, geringe Größe und einfache Integration.

Vorsichtsmaßnahmen:

In der Praxis ist es aufgrund der unterschiedlichen Absorptionseigenschaften und subkutanen Eindringtiefen verschiedener Gewebearten sowie diverser individueller Unterschiede oft notwendig, dass Fachkräfte geeignete Laserparameter und geeignete Scanprogramme auswählen. In der klinischen Medizin ist es zudem unerlässlich, die Mitarbeit der Patienten zu gewinnen, auf die Lasersicherheit zu achten, die Patienten zu schützen und die Vorgehensweise an die jeweilige Patientensituation anzupassen.

Haftungsausschluss: Teile des Inhalts dieses Artikels stammen aus dem Internet und dienen ausschließlich technischen Forschungs- und Austauschzwecken. Wir bitten Sie, uns Fehler in der Beschreibung oder wissenschaftliche Irrtümer umgehend mitzuteilen. Sollten Urheberrechte verletzt werden, kontaktieren Sie uns bitte. Wir werden dies prüfen und die entsprechenden Inhalte schnellstmöglich entfernen.