Im Jahr 1880 entdeckte der amerikanische Wissenschaftler Alexander Graham Bell, dass ein Material, das mit moduliertem Licht bestrahlt wird, dieses absorbiert und akustische Signale mit der gleichen Frequenz wie die einfallende Lichtmodulation erzeugt. Die Signalintensität steigt mit zunehmender Lichtabsorption durch das Material. Aufgrund der technologischen Beschränkungen jener Zeit – insbesondere des Mangels an leistungsstarken Lichtquellen und empfindlichen Detektoren – führte diese Entdeckung jedoch nicht zu unmittelbaren Fortschritten.

In den 1960er Jahren erwachte das Interesse am photoakustischen Effekt mit dem Aufkommen von Lasern und der Entwicklung hochempfindlicher Mikrofone und piezoelektrischer Wandler neu. Dennoch verlief der Fortschritt relativ langsam. Erst in den 1990er Jahren erlebte die auf dem photoakustischen Effekt basierende photoakustische Bildgebung (PAI) eine rasante Entwicklung und fand breite Anwendung in der Biomedizin. Die gepulste laserbasierte PAI ermöglicht hochauflösende und kontrastreiche Bilder von biologischem Gewebe und ist damit eine herausragende Technologie für Anwendungen in der biologischen, dermatologischen, molekularen und funktionellen Bildgebung.

Aktuell hat die photoakustische Bildgebung (PAI) in der biomedizinischen Bildgebung ihren höchsten Reifegrad erreicht. In der Gefäßbildgebung beispielsweise machen die Absorptionseigenschaften von Hämoglobin bei Wellenlängen wie 532 nm und 1064 nm gütegeschaltete Nd:YAG-Pulslaser ideal für die kontrastreiche Bildgebung von Gefäßstrukturen, selbst in tiefen Gewebeschichten. RealLight‘s Mikrochip-PulslaserMit ihren Nanosekunden-Pulsbreiten verbessern sie die räumlich-zeitliche Auflösung in PAI-Anwendungen zusätzlich. Ihre hohe Spitzenleistung gewährleistet ausreichend Energie für die Signalanregung, während ihre kompakte Bauweise die Entwicklung kostengünstiger, tragbarer PAI-Geräte ermöglicht. In der Tumordiagnostik kann PAI einen abnormalen Sauerstoffstoffwechsel im Blut von Tumorregionen nachweisen. Ebenso wird sie in der Hirnbildgebung zur Untersuchung zerebraler Gefäßnetzwerke und der Hämodynamik eingesetzt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass gepulste Laser die zentrale Lichtquelle für die photoakustische Bildgebung (PAI) darstellen. Ihre hohe Spitzenleistung und die ultrakurzen Pulse machen sie unverzichtbar für die biomedizinische, molekulare und funktionelle Bildgebung. Mit der Weiterentwicklung der Lasertechnologie und der Bildgebungsalgorithmen werden sich die Anwendungsmöglichkeiten gepulster Laser in der PAI weiter ausdehnen und tiefgreifende Innovationen auf diesem Gebiet vorantreiben.

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