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)勢結(jié)合起來形成的一種新型成像技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)從細胞器到器官的體內(nèi)成像，它具有高分辨率、成像速度快、成像深度大等優(yōu)勢。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，生物組織會在瞬間熱膨脹并迅速的恢復(fù)，這個瞬間膨脹并恢復(fù)的微小弛豫過程會導(dǎo)致頻率落在超聲波段的振動，從而可以產(chǎn)生被超聲換能器檢測到的超聲，通過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)，生成的圖像會間接包含有關(guān)被檢測組織的功能信息。
自1994年人類獲得了第一張運用光聲效應(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，光聲成像可以實時測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)的圖像以增加可見性；因為癌細胞對光的吸收和響應(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癌癥的方法的潛力。
由于不同生物組織吸收的激光波長不同，激光器可調(diào)諧產(chǎn)生不同的波長很重要。對于靶向特定的生物組織細胞，激光波長微細快速可調(diào)諧還可以通過*小化介入組織的吸收來實現(xiàn)更深的穿透。
從光聲成像應(yīng)用的光源選擇上，大致牽涉到如下一些指標(biāo)：
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激光能量：大致為mJ級別以上，能量越高自然激發(fā)出的超聲越強，但考慮到生物組織對于激光輻射的耐受，一般控制到激光能量密度20-100mJ/cm2,而真正應(yīng)用到人體檢測時，肯定還需要通過繁復(fù)嚴格的人體**認證。這就是現(xiàn)在商用光聲成像系統(tǒng)大多是小動物成像系統(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，有時為了保護生物組織，是要對激光做擴束或衰減的。
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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較適合。而獲得納秒激光脈沖*常見有兩種形式，一個是利用Q開關(guān)產(chǎn)生納秒脈沖，Q開關(guān)關(guān)閉時是讓激光器內(nèi)部積蓄能量，而后Q開關(guān)打開是，激光就在納秒時間內(nèi)發(fā)射，優(yōu)點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。缺點是成本稍高。
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激光波長：一般會集中在可見光到近紅外波段。波長的選擇大致的規(guī)律是：波長越長，穿透生物組織的深度越深（這就是不斷有人會嘗試更長波段激發(fā)的原因）；波長越短，往往需要選擇相對低的激光能量以保護組織（由于組織穿透深度相對更淺，同等的激光能量會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，其中OPO激光器可以連續(xù)調(diào)諧波長是光聲成像里的**光源。如果把OPO里面的泵浦激光器（即Q開關(guān)的YAG激光器）孤立出來，也可以做光聲激發(fā)，相當(dāng)于放棄了OPO波長可調(diào)諧的功能，輸出波長就只保留了532nm綠光和1064nm近紅外；另外保留了Q開關(guān)納秒高能量的功能，實際來看，納秒YAG激光器因為其價格遠低于OPO可調(diào)諧激光器，是光聲成像實驗室非常好的常規(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)計比線性振蕩器更穩(wěn)定，更容易準(zhǔn)直，從而晶體的錯位或損壞風(fēng)險更小，增加了OPOTEK公司產(chǎn)品的可靠性和耐久性。
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波長快速調(diào)諧**技術(shù)確保可以輕松產(chǎn)生多個波長，以成像各種生物材料。波長快速調(diào)諧**技術(shù)還有助于減少由連續(xù)圖像之間的運動引起的視野變化，從而實現(xiàn)對移動生物過程（如血流）更詳細的成像。
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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 為專門為光聲光譜設(shè)計的 OPO 激光器。Phocus 采用環(huán)形腔、I 類位相匹配，具備較高的近紅外轉(zhuǎn)換效率，滿足生物組織光聲成像的需求。Phocus Mobile 為一體式可移動高能量光聲光源，具備安全自鎖、光纖輸出等功能，可滿足臨床需求；Phocus Benchtop/ Phocus Inline 則更為適合實驗室使用或系統(tǒng)集成。
同時，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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