光聲成像應(yīng)用-OPO激光器
光聲成像應(yīng)用概述：
光聲成像技術(shù)是將光學(xué)成像和超聲成像的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)形成的一種新型成像技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)從細(xì)胞器到器官的體內(nèi)成像，它具有高分辨率、成像速度快、成像深度大等優(yōu)勢(shì)。光聲成像技術(shù)的基本原理是：激光脈沖能量被特定的生物組織吸收并轉(zhuǎn)化為熱量，生物組織會(huì)在瞬間熱膨脹并迅速的恢復(fù)，這個(gè)瞬間膨脹并恢復(fù)的微小弛豫過(guò)程會(huì)導(dǎo)致頻率落在超聲波段的振動(dòng)，從而可以產(chǎn)生被超聲換能器檢測(cè)到的超聲，通過(guò)變化分析以生成直觀的圖像。由于生物組織中組分的不同響應(yīng)，生成的圖像會(huì)間接包含有關(guān)被檢測(cè)組織的功能信息。
自1994年人類(lèi)獲得了第一張運(yùn)用光聲效應(yīng)而得到的醫(yī)學(xué)影像后，該領(lǐng)域得到了快速的發(fā)展，在臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用和科研領(lǐng)域都有著重要的作用。例如，光聲成像可以實(shí)時(shí)測(cè)量生物組織中氧氣水平或血液流速情況；在手術(shù)期間提供生物結(jié)構(gòu)的圖像以增加可見(jiàn)性；因?yàn)榘┘?xì)胞對(duì)光的吸收和響應(yīng)與健康組織不同，光聲成像應(yīng)用還顯示出了作為一種早期檢測(cè)癌癥的方法的潛力。
由于不同生物組織吸收的激光波長(zhǎng)不同，激光器可調(diào)諧產(chǎn)生不同的波長(zhǎng)很重要。對(duì)于靶向特定的生物組織細(xì)胞，激光波長(zhǎng)微細(xì)快速可調(diào)諧還可以通過(guò)*小化介入組織的吸收來(lái)實(shí)現(xiàn)更深的穿透。
從光聲成像應(yīng)用的光源選擇上，大致?tīng)可娴饺缦乱恍┲笜?biāo)：
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激光能量：大致為mJ級(jí)別以上，能量越高自然激發(fā)出的超聲越強(qiáng)，但考慮到生物組織對(duì)于激光輻射的耐受，一般控制到激光能量密度20-100mJ/cm2,而真正應(yīng)用到人體檢測(cè)時(shí)，肯定還需要通過(guò)繁復(fù)嚴(yán)格的人體**認(rèn)證。這就是現(xiàn)在商用光聲成像系統(tǒng)大多是小動(dòng)物成像系統(tǒng)的原因之一。另一方面我們也可以推知，激發(fā)用激光不是功率或能量越高越好，有時(shí)為了保護(hù)生物組織，是要對(duì)激光做擴(kuò)束或衰減的。
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脈沖寬度： 為了有效的激發(fā)光致超聲，激光的脈沖寬度選擇在納秒量級(jí)較適合。而獲得納秒激光脈沖*常見(jiàn)有兩種形式，一個(gè)是利用Q開(kāi)關(guān)產(chǎn)生納秒脈沖，Q開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)是讓激光器內(nèi)部積蓄能量，而后Q開(kāi)關(guān)打開(kāi)是，激光就在納秒時(shí)間內(nèi)發(fā)射，優(yōu)點(diǎn)是由于有了能量積蓄再發(fā)射的功能，輸出能量高，脈沖波形好，穩(wěn)定性高。缺點(diǎn)是成本稍高。
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激光波長(zhǎng)：一般會(huì)集中在可見(jiàn)光到近紅外波段。波長(zhǎng)的選擇大致的規(guī)律是：波長(zhǎng)越長(zhǎng)，穿透生物組織的深度越深（這就是不斷有人會(huì)嘗試更長(zhǎng)波段激發(fā)的原因）；波長(zhǎng)越短，往往需要選擇相對(duì)低的激光能量以保護(hù)組織（由于組織穿透深度相對(duì)更淺，同等的激光能量會(huì)更容易在淺表組織聚集）；第三是根據(jù)不同組織選擇特定的激發(fā)波長(zhǎng)，其中OPO激光器可以連續(xù)調(diào)諧波長(zhǎng)是光聲成像里的**光源。如果把OPO里面的泵浦激光器（即Q開(kāi)關(guān)的YAG激光器）孤立出來(lái)，也可以做光聲激發(fā)，相當(dāng)于放棄了OPO波長(zhǎng)可調(diào)諧的功能，輸出波長(zhǎng)就只保留了532nm綠光和1064nm近紅外；另外保留了Q開(kāi)關(guān)納秒高能量的功能，實(shí)際來(lái)看，納秒YAG激光器因?yàn)槠鋬r(jià)格遠(yuǎn)低于OPO可調(diào)諧激光器，是光聲成像實(shí)驗(yàn)室非常好的常規(guī)光源，從使用量上看是高于OPO可調(diào)諧激光器的。
OPOTEK公司產(chǎn)品有著可調(diào)諧激光器的技術(shù)：
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環(huán)形振蕩器設(shè)計(jì)比線(xiàn)性振蕩器更穩(wěn)定，更容易準(zhǔn)直，從而晶體的錯(cuò)位或損壞風(fēng)險(xiǎn)更小，增加了OPOTEK公司產(chǎn)品的可靠性和耐久性。
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波長(zhǎng)快速調(diào)諧**技術(shù)確保可以輕松產(chǎn)生多個(gè)波長(zhǎng)，以成像各種生物材料。波長(zhǎng)快速調(diào)諧**技術(shù)還有助于減少由連續(xù)圖像之間的運(yùn)動(dòng)引起的視野變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)生物過(guò)程（如血流）更詳細(xì)的成像。
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Opolette和Phocus系列激光系統(tǒng)都支持選配準(zhǔn)直工具，可以精確定位所有光學(xué)元件。
針對(duì)光生成像應(yīng)用，OPOTEK公司有著一系列的產(chǎn)品和系統(tǒng)推薦：
Phocus 為專(zhuān)門(mén)為光聲光譜設(shè)計(jì)的 OPO 激光器。Phocus 采用環(huán)形腔、I 類(lèi)位相匹配，具備較高的近紅外轉(zhuǎn)換效率，滿(mǎn)足生物組織光聲成像的需求。Phocus Mobile 為一體式可移動(dòng)高能量光聲光源，具備安全自鎖、光纖輸出等功能，可滿(mǎn)足臨床需求；Phocus Benchtop/ Phocus Inline 則更為適合實(shí)驗(yàn)室使用或系統(tǒng)集成。
同時(shí)，OPOTEK公司還推出了世界上最緊湊的可調(diào)諧激光器，更容易集成到聲光成像系統(tǒng)中：
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