기존의 광학 영상 기법으로는 산란이 심한 생체 조직에서 고해상도 영상 검출이 불가능하기 때문에, 광음향 효과를 이용한 광음향 영상(PAI) 기술은 생의학 분야에 새로운 영상 도구를 제공합니다. PAI 기술은 광학 영상의 높은 대비와 분광 인식 능력, 그리고 초음파 영상의 깊은 침투 깊이를 결합한 하이브리드 영상 기법입니다.

PAI(Photoacoustic Imaging) 기술은 짧은 펄스 레이저를 사용하여 측정 대상에 빛을 조사합니다. 대상은 빛 에너지를 흡수하여 국부적인 온도 상승과 열탄성 팽창을 일으키고, 이로 인해 초음파가 발생합니다. 이 초음파 신호를 검출함으로써 대상의 빛 흡수 분포를 재구성하고 대상의 깊이 이미지를 얻을 수 있습니다. PAI 기술은 주로 광음향 단층촬영(PAT)과 광음향 현미경(PAM)으로 구분됩니다. PAI 기술은 종양 신생혈관 영상, 헤모글로빈 및 혈중 산소 농도 영상, 유방암 진단, 심혈관 및 뇌혈관 플라크 영상 등 다양한 생의학 분야에서 중요한 응용 가치를 지닌 것으로 입증되었습니다.

RealLight 서브나노초 마이크로칩 레이저

광학 영상과 초음파 영상의 장점을 결합한 비침습적 영상 기법인 광음향 현미경(PAM)은 최근 세포, 미세혈관, 조직 연구에 성공적으로 활용되고 있습니다. 생체 조직에서 광음향 영상 검출을 수행할 때, 주요 흡수체는 혈관 조직이며, 모세혈관의 최소 직경은 약 4μm, 열 밀폐 시간은 약 0.2ms, 압력 밀폐 시간은 약 1.3ns입니다. 따라서 레이저 펄스 폭이 1.3ns 미만일 때만 광 조사 단계에서 흡수체와 외부 사이의 열 확산이 없다고 볼 수 있습니다. 또한, 흡수체 중심에서 발생한 초음파가 흡수체 표면으로 전달되지 않습니다. 따라서 1.5ns 미만의 짧은 펄스 레이저를 사용하면 광음향 영상의 해상도를 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.

 (참고문헌 [1]의 이미지)

RealLight에서 생산하는 MC 시리즈 서브나노초 마이크로칩 레이저는 1.5ns, 750ps, 350ps 등 다양한 펄스 폭 옵션을 제공하여 광음향 검출의 해상도 요구 사항을 완벽하게 충족합니다. kHz 수준의 반복률을 통해 광음향 검출 효율을 효과적으로 향상시킵니다. 서브나노초 마이크로칩 레이저는 광음향 현미경 검출 기술에 최적의 선택입니다.

2022년 6월, 동북대학교 친황다오 분교 공학제어대학의 마전허(Ma Zhenhe) 교수 연구팀은 'SDOCT를 이용한 비접촉 광음향 현미경 기반 스펙트럼 간섭 대비'라는 제목의 논문을 Optics Letters에 발표했습니다. 이 논문에서는 광음향 기술과 OCT 기술을 결합한 새로운 광음향 현미경(PAM) 검출 방법을 제안했습니다. RealLight 사에서 제공한 MCA-532-2.5-060 서브나노초 마이크로칩 레이저(532nm, 1.5ns, 2.5kHz, 60uJ)를 사용하여 선명한 모세관 이미징 이미지를 얻었습니다. 이는 해당 분야에서 광음향 이미징의 추가 응용을 위한 새로운 방법을 제시합니다.

참고 자료

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] Optics에서 구현한 스펙트럼 간섭 대비 기반 비접촉 광음향 현미경 편지,Vol.47,No11/1 2022년 6월

Xiaojing Gong, Jing Meng, Jianhua Chen, Riqiang Lin, Xiaosong Bai, Jiaxiang Zheng, Liang Song*, [J] 통합 기술, Vol.2, No.5 2022년 9월