医学光声成像

已经开发了两种类型的光声成像系统，光声/热声计算机断层扫描和光声显微镜。 典型的 PAT 系统使用未聚焦的超声检测器来获取光声信号，并通过逆求解光声方程来重建图像。 另一方面，PAM 系统使用具有二维逐点扫描的球面聚焦超声检测器，并且不需要重建算法。

给定加热函数 H ( r → , t ) ，光声波压力 p ( r → , t ) {displaystyle p 的产生和传播在声学均匀的无粘性介质中。其中 v s 是介质中的声速，β 是热膨胀系数，C p 是比热 恒压下的容量。 当量。 (1) 在热约束下保持以确保在激光脉冲激发过程中热传导可以忽略不计。 当激光脉冲宽度比热弛豫时间短得多时，就会发生热约束。

其中 p 0 是初始光声压。

在 PAT 系统中，通过在包围光声源的表面上扫描超声波换能器来检测声压。 要重建内部源分布，我们需要解决等式（3）的逆问题。 应用于 PAT 重建的代表性方法称为通用反投影算法。 此方法适用于三种成像几何形状：平面、球面和圆柱面。

左侧显示了一个简单的 PAT/TAT/OAT 系统。激光束被扩展和扩散以覆盖整个感兴趣区域。 光声波的产生与目标中的光吸收分布成正比，并由单个扫描超声换能器检测。 TAT/OAT 系统与 PAT 相同，只是它使用微波激发源而不是激光。

尽管这两个系统都采用了单元件换能器，但检测方案也可以扩展到使用超声阵列。

超声的固有光学或微波吸收对比和衍射受限的高空间分辨率使 PAT 和 TAT 成为广泛生物医学应用的有前途的成像模式。