Поскольку традиционные методы оптической визуализации не позволяют получать изображения высокого разрешения в биологических тканях с сильным рассеянием, технология фотоакустической визуализации (ФАВ), использующая фотоакустический эффект, предоставляет новый инструмент визуализации в биомедицинской области. Технология ФАВ представляет собой гибридный метод визуализации. Она сочетает в себе высокую контрастность и спектральное распознавание оптической визуализации, а также большую глубину проникновения ультразвуковой визуализации.

Технология PAI использует короткоимпульсный лазер для облучения исследуемого объекта. Объект поглощает световую энергию, что приводит к локальному повышению температуры и термоупругому расширению, генерируя таким образом ультразвуковые волны. Путем регистрации ультразвуковых сигналов можно восстановить распределение поглощения света в объекте и получить изображение глубины объекта. Технология PAI включает в себя в основном фотоакустическую томографию (PAT) и фотоакустическую микроскопию (PAM). Технология PAI доказала свою важную прикладную ценность во многих биомедицинских областях, таких как визуализация ангиогенеза опухолей, визуализация концентрации гемоглобина и кислорода в крови, диагностика рака молочной железы, визуализация атеросклеротических бляшек в сердечно-сосудистой и цереброваскулярной системах и т. д.

Микрочиповый лазер RealLight субнаносекундного действия

Фотоакустическая микроскопия (ФАМ), неинвазивный метод визуализации, сочетающий в себе преимущества оптической и ультразвуковой визуализации, в последние годы успешно применяется для изучения клеток, микрососудов и тканей. При проведении фотоакустической визуализации в биологических тканях основными поглотителями являются кровеносные сосуды, минимальный диаметр которых составляет около 4 мкм, время теплового ограничения — около 0,2 мс, а время ограничения давления — около 1,3 нс. Следовательно, только при длительности лазерного импульса менее 1,3 нс можно считать, что тепловая диффузия между поглотителями и внешним миром отсутствует на стадии оптического излучения. Более того, ультразвуковая волна, генерируемая центром поглотителя, не передается на его поверхность. Таким образом, разрешение фотоакустической визуализации может быть эффективно улучшено за счет использования короткоимпульсного лазера длительностью менее 1,5 нс.

 (Изображение из источника [1])

Микрочиповые лазеры серии MC с длительностью импульса менее наносекунды, выпускаемые компанией RealLight, имеют различные варианты длительности импульсов, такие как 1,5 нс, 750 пс, 350 пс и т.д., что полностью соответствует требованиям к разрешению фотоакустического детектирования. Частота повторения достигает уровня кГц, что эффективно повышает эффективность фотоакустического детектирования. Микрочиповые лазеры с длительностью импульса менее наносекунды представляют собой лучший выбор для технологии фотоакустического микроскопического детектирования.

В июне 2022 года в журнале Optics Letters профессор Ма Чжэньхэ и его команда из инженерно-технического колледжа Северо-восточного университета, филиал в Циньхуандао, опубликовали статью под названием: «Контраст интерференции спектров на основе бесконтактной фотоакустической микроскопии, реализованной с помощью SDOCT». В этой статье предложен новый метод обнаружения с помощью фотоакустической микроскопии (PAM), сочетающий фотоакустическую технологию с технологией OCT. В данной работе для получения четких изображений капилляров использовался субнаносекундный микрочиповый лазер MCA-532-2.5-060 (532 нм, 1,5 нс, 2,5 кГц, 60 мкДж), предоставленный компанией RealLight. Это открывает новые возможности для дальнейшего применения фотоакустической визуализации в данной области.

Ссылки

Чжэньхэ Ма,1,2 Нин Дин,3 Чжэнь Ли,1 Келян Чжу,1 Анг Ли,1 Чжаньхун Линь,1 И Ван,1,2 Юцянь Чжао,1 Яо Ю,1,2 Цзинминь Луань,4 Синь Чжу,5 И Цзянь Лю1,2,∗，Бесконтактная фотоакустическая микроскопия на основе спектрально-интерференционного контраста, реализованная SDOCT [J] Optics Письма, Том 47, №11/1, июнь 2022 г.

Сяоцзин Гун, Цзин Мэн, Цзяньхуа Чен, Жицян Линь, Сяосун Бай, Цзясян Чжэн, Лян Сун*, ​​[J] Integration Technology, Том 2, № 5, сентябрь 2022 г.