Poiché i metodi di imaging ottico tradizionali non sono in grado di effettuare rilevamenti ad alta risoluzione in tessuti biologici con forte dispersione, la tecnologia di imaging fotoacustico (PAI), che sfrutta l'effetto fotoacustico, offre un nuovo strumento di imaging in campo biomedico. La tecnologia PAI è un metodo di imaging ibrido che combina l'elevato contrasto e il riconoscimento spettrale dell'imaging ottico con la grande profondità di penetrazione dell'imaging a ultrasuoni.

La tecnologia PAI utilizza un laser a impulsi brevi per irradiare l'oggetto in esame. L'oggetto assorbe l'energia luminosa, provocando un aumento locale della temperatura e un'espansione termoelastica, generando così onde ultrasoniche. Rilevando i segnali ultrasonici, è possibile ricostruire la distribuzione dell'assorbimento della luce nell'oggetto e ottenere un'immagine di profondità. La tecnologia PAI comprende principalmente la tomografia fotoacustica (PAT) e la microscopia fotoacustica (PAM). La tecnologia PAI ha dimostrato di avere un importante valore applicativo in molti campi biomedici, come l'imaging dell'angiogenesi tumorale, l'imaging dell'emoglobina e della concentrazione di ossigeno nel sangue, la diagnosi del cancro al seno, l'imaging delle placche cardiovascolari e cerebrovascolari, ecc.

Laser a microchip RealLight con impulsi sub-nanosecondi

La microscopia fotoacustica (PAM), una modalità di imaging non invasiva che combina i vantaggi dell'imaging ottico e ultrasonico, è stata utilizzata con successo negli ultimi anni nello studio di cellule, microvasi e tessuti. Quando si effettua la rilevazione mediante imaging fotoacustico nei tessuti biologici, i principali assorbitori sono i tessuti dei vasi sanguigni, in cui il diametro minimo dei capillari è di circa 4 μm, il tempo di confinamento termico è di circa 0,2 ms e il tempo di confinamento pressorio è di circa 1,3 ns. Pertanto, solo quando la larghezza dell'impulso laser è inferiore a 1,3 ns, si può considerare che non vi sia diffusione termica tra gli assorbitori e l'ambiente esterno durante la fase di radiazione ottica. Inoltre, l'onda ultrasonica generata dal centro dell'assorbitore non viene trasmessa alla superficie dell'assorbitore stesso. Pertanto, la risoluzione dell'imaging fotoacustico può essere migliorata efficacemente utilizzando un laser a impulsi brevi, inferiori a 1,5 ns.

 (Immagine tratta dal riferimento [1])

Il laser a microchip sub-nanosecondi della serie MC prodotto da RealLight offre diverse opzioni di larghezza di impulso, come 1,5 ns, 750 ps, ​​350 ps ecc., che soddisfano pienamente i requisiti di risoluzione del rilevamento fotoacustico. La frequenza di ripetizione raggiunge il livello di kHz, migliorando efficacemente l'efficienza del rilevamento fotoacustico. Il laser a microchip sub-nanosecondi rappresenta una scelta ottimale per la tecnologia di rilevamento microscopico fotoacustico.

Nel numero di giugno 2022 di Optics Letters, il professor Ma Zhenhe e il suo team del Dipartimento di Ingegneria e Controllo dell'Università del Nord-Est, sede di Qinhuangdao, hanno pubblicato un articolo intitolato: "Contrasto di interferenza spettrale basato su microscopia fotoacustica senza contatto realizzata tramite SDOCT". In questo articolo, è stato proposto un nuovo metodo di rilevamento tramite microscopia fotoacustica (PAM) combinando la tecnologia fotoacustica con la tecnologia OCT. A tal fine, è stato utilizzato un laser a microchip sub-nanosecondi MCA-532-2.5-060 (532 nm, 1,5 ns, 2,5 kHz, 60 μJ) fornito da RealLight per ottenere immagini capillari nitide. Questo studio offre un nuovo metodo per l'ulteriore applicazione dell'imaging fotoacustico in questo campo.

Riferimenti

Zhenhe Ma,1,2 Ning Ding,3 Zhen Li,1 Keliang Zhu,1 Ang Li,1 Zhanhong Lin,1 Yi Wang,1,2 Yuqian Zhao,1 Yao Yu,1,2 Jingmin Luan,4 Xin Zhu,5 AND Jian Liu1,2,∗, Microscopia fotoacustica senza contatto basata sul contrasto di interferenza spettrale realizzata da SDOCT [J] Optics Lettere,Vol.47,No11/1 giugno 2022

Xiaojing Gong, Jing Meng, Jianhua Chen, Riqiang Lin, Xiaosong Bai, Jiaxiang Zheng, Liang Song*, [J] Integration Technology, Vol.2, No.5 Settembre 2022