従来の光学イメージング手法では、強い散乱を示す生体組織において高解像度の画像検出が困難であるため、光音響効果を利用した光音響イメージング（PAI）技術は、生物医学分野における新たなイメージングツールとなる。PAI技術はハイブリッドイメージング手法であり、光学イメージングの高いコントラストとスペクトル認識能力、そして超音波イメージングの高い透過深度を兼ね備えている。

PAI技術は、短パルスレーザーを用いて被検査対象物を照射し、対象物が光エネルギーを吸収することで局所的な温度上昇と熱弾性膨張が生じ、超音波を発生させます。超音波信号を検出することで、対象物内の光吸収分布を再構築し、対象物の深度画像を取得できます。PAI技術は主に光音響トモグラフィー（PAT）と光音響顕微鏡（PAM）から構成されます。PAI技術は、腫瘍血管新生イメージング、ヘモグロビンおよび血中酸素濃度イメージング、乳がん診断、心血管および脳血管プラークイメージングなど、多くの生物医学分野で重要な応用価値を持つことが実証されています。

RealLight サブナノ秒マイクロチップレーザー

光音響顕微鏡（PAM）は、光学イメージングと超音波イメージングの利点を組み合わせた非侵襲的なイメージングモードであり、近年、細胞、微小血管、組織の研究に成功裏に利用されている。生体組織で光音響イメージング検出を行う場合、主な吸収体は血管組織であり、毛細血管の最小直径は約4μm、熱閉じ込め時間は約0.2ms、圧力閉じ込め時間は約1.3nsである。したがって、レーザーパルス幅が1.3ns未満の場合のみ、光放射段階で吸収体と外部との間に熱拡散がないと考えられる。さらに、吸収体の中心で発生した超音波は吸収体の表面に伝達されていない。そのため、1.5ns以下の短パルスレーザーを使用することで、光音響イメージングの解像度を効果的に向上させることができる。

 （画像は参考文献[1]より）

RealLight社製のMCシリーズサブナノ秒マイクロチップレーザーは、1.5ns、750ps、350psなど、様々なパルス幅オプションを備えており、光音響検出の解像度要件を完全に満たします。繰り返し周波数はkHzレベルに達し、光音響検出の効率を効果的に向上させます。サブナノ秒マイクロチップレーザーは、光音響顕微鏡検出技術にとって優れた選択肢となります。

2022年6月のOptics Letters誌で、東北大学秦皇島分校の工学・制御学院の馬振和教授とそのチームは、「SDOCTで実現した非接触光音響顕微鏡に基づくスペクトル干渉コントラスト」というタイトルの論文を発表しました。この論文では、光音響技術とOCT技術を組み合わせることで、新しい光音響顕微鏡（PAM）検出方法が提案されています。この論文では、RealLight社製のMCA-532-2.5-060サブナノ秒マイクロチップレーザー（532nm 1.5ns 2.5kHz 60uJ）を使用して、鮮明な毛細血管イメージング画像を取得しました。これは、この分野における光音響イメージングのさらなる応用のための新しい方法を提供します。

参考文献

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,∗，SDOCT [J] Optics によって実現されたスペクトル干渉コントラストベースの非接触光音響顕微鏡Letters、Vol.47、No11/1 2022 年 6 月

Xiaojing Gong、Jing Meng、Jianhua Chen、Riqiang Lin、Xiaosong Bai、Jiaxiang Zheng、Liang Song*、[J] Integration Technology、Vol.2、No.5 2022 年 9 月