Como os métodos tradicionais de imagem óptica não conseguem detectar imagens de alta resolução em tecidos biológicos com forte dispersão, a tecnologia de Imagem Fotoacústica (PAI), que utiliza o efeito fotoacústico, oferece uma nova ferramenta de imagem na área biomédica. A tecnologia PAI é um método de imagem híbrido. Ela combina o alto contraste e o reconhecimento espectral da imagem óptica com a grande profundidade de penetração da imagem ultrassônica.

A tecnologia PAI utiliza pulsos de laser de curta duração para irradiar o objeto em teste. O objeto absorve a energia luminosa, resultando em aumento da temperatura local e expansão termoelástica, gerando ondas ultrassônicas. Ao detectar os sinais ultrassônicos, é possível reconstruir a distribuição da absorção de luz no objeto e obter uma imagem em profundidade do mesmo. A tecnologia PAI engloba principalmente a Tomografia Fotoacústica (PAT) e a Microscopia Fotoacústica (PAM). A tecnologia PAI tem demonstrado importante valor de aplicação em diversas áreas biomédicas, como imagem da angiogênese tumoral, imagem da concentração de hemoglobina e oxigênio no sangue, diagnóstico de câncer de mama, imagem de placas cardiovasculares e cerebrovasculares, entre outras.

Laser de microchip RealLight com tecnologia subnanossegundo

A microscopia fotoacústica (PAM), um método de imagem não invasivo que combina as vantagens da imagem óptica e ultrassônica, tem sido utilizada com sucesso no estudo de células, microvasos e tecidos nos últimos anos. Ao realizar a detecção por imagem fotoacústica em tecidos biológicos, os principais absorvedores são os tecidos vasculares, nos quais o diâmetro mínimo dos capilares é de cerca de 4 μm, seu tempo de confinamento térmico é de aproximadamente 0,2 ms e o tempo de confinamento por pressão é de cerca de 1,3 ns. Portanto, somente quando a largura do pulso de laser for inferior a 1,3 ns, pode-se considerar que não há difusão térmica entre os absorvedores e o meio externo durante a etapa de radiação óptica. Além disso, a onda ultrassônica gerada pelo centro do absorvedor ainda não terá sido transmitida à sua superfície. Assim, a resolução da imagem fotoacústica pode ser efetivamente melhorada utilizando-se um laser de pulso curto, com duração inferior a 1,5 ns.

 (Imagem da referência [1])

O laser de microchip subnanossegundo da série MC, produzido pela RealLight, oferece diversas opções de largura de pulso, como 1,5 ns, 750 ps, ​​350 ps, ​​etc., que atendem plenamente aos requisitos de resolução da detecção fotoacústica. A taxa de repetição atinge o nível de kHz, o que melhora significativamente a eficiência da detecção fotoacústica. O laser de microchip subnanossegundo representa uma opção superior para a tecnologia de detecção microscópica fotoacústica.

Em junho de 2022, o Professor Ma Zhenhe e sua equipe da Faculdade de Engenharia e Controle da Universidade do Nordeste, Campus Qinhuangdao, publicaram um artigo intitulado: "Contraste de interferência espectral baseado em microscopia fotoacústica sem contato realizada por SDOCT". Neste artigo, um novo método de detecção por microscopia fotoacústica (PAM) foi proposto, combinando a tecnologia fotoacústica com a tecnologia OCT. O trabalho utilizou um laser de microchip subnanossegundo MCA-532-2.5-060 (532nm, 1,5ns, 2,5kHz, 60uJ) da RealLight para obter imagens nítidas de capilares. Este estudo oferece um novo método para futuras aplicações da imagem fotoacústica nesta área.

Referências

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 E Jian Liu1,2,∗，Microscopia fotoacústica sem contato baseada em contraste de interferência espectral realizada por SDOCT [J] Optics Letters, Vol.47, No11/1 Junho de 2022

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