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生物医学光声成像


□ 徐晓辉 李 晖

  摘 要能够对组织体中的光学吸收体进行量化评估的光声成像(photoacoustic imaging)是一种有发展前景的医学成像模式.文章综述了处于快速发展阶段的光声成像技术.文章首先介绍光声成像的物理基础——光声效应.在此基础上,阐述光声成像技术的优势所在(与光学以及超声成像相比较).然后讨论目前该领域的主要技术路线,包括扫描层析术、计算机层析术以及原位探测成像技术.最后简要总结了光声成像技术在生物医学领域中的主要应用.
  关键词生物医学光子学,光声成像,光声效应,层析术,生物医学应用
  
  Photoacoustic imaging in biomedicine
  
  XU Xiao-|HuiLI Hui
  (Key Laboratory of OptoElectronic Science and Technology for Medicine, Ministry of Education, School of Physics and Opto-|
  Electronics Technology, Fujian Normal University, Fuzhou, Fujian 350007, China)
  
  AbstractPhotoacoustic imaging is a promising method for visualizing biological tissues with optical absorbers. This article provides an overview of the rapidly developing field of photoacoustic imaging. Photoacoustics, the physical basis of photoacoustic imaging, is analyzed briefly. The merits of photoacoustic technology, compared with optical imaging and ultrasonic imaging, are described. Various imaging techniques are also discussed, including scanning tomography, computed tomography and original detection of photoacoustic imaging. Finally, some biomedical applications of photoacoustic imaging are summarized.
  
  Keywordsbiomedical photonics, photoacoustic imaging, photoacoustics, tomography, biomedical application
  
  
  1 引言
  
  在生物医学领域中,成像技术对疾病的诊断、监控和研究具有十分重要的意义.在成像技术中,近年来异军突起的光声成像(photoacoustic/optoacoustic imaging)技术被认为是一种有发展前景的成像模式[1—5].
  生物医学光声成像技术是指:当宽束短脉冲激光辐照生物组织时,位于组织体内的吸收体(如肿瘤)吸收脉冲光能量,从而升温膨胀,产生超声波;这时,位于组织体表面的超声探测器件可以接收到这些外传的超声波,并依据探测到的光声信号来重建组织内光能量吸收分布的图像.
  由上可见,光声成像技术检测的是超声信号,反映的是光能量吸收的差异.所以该技术能很好地结合光学和超声这两种成像技术各自的优点:由于探测的是超声信号,所以该技术克服了纯光学成像技术在成像深度与分辨率上不可兼得的不足.另外,光声技术的图像差异来源于组织体光学吸收的不同,这就能够有效地补充纯超声成像技术在对比度和功能性方面的缺陷.所以,光声技术有可能实现对组织体较大深度的高分辨率、高对比度的功能成像.也正是源于光声成像技术以上独特的优势,使得该技术在近年来赢得了普遍的重视,并且得到快速的发展.
  本文将对新兴的光声成像技术作简要的回顾和讨论,并重点地介绍处于快速发展阶段的光声成像技术的物理学原理技术及其在生物医学领域中的主要应用.
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摘自:物理 2008年第02期  
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