光声成像的原理

光声成像（PAI）是一种新型非侵入性生物成像技术。当脉冲激光或连续调制激光辐照生物组织时，生物组织内的肿瘤、黑素、血红蛋白等物质吸收光子，导致组织局部温度瞬间升高，周围的介质产生周期性的热胀冷缩而激发超声波（图5-9）。利用位于生物体表的超声探测器接收这些超声波信号，并对采集到的信号进行适当的处理和采用相应的图像重建算法，反演组织内吸光物质的光学特性，并据此重建光照射区域的光声图像。

图5-9　光声成像系统示意图
Figure 5-9　Schematic diagram of photoacoustic imaging（PAI）system

光声成像兼具光学成像高分辨率和超声成像深穿透性的优势。一方面，光声成像基于生物组织内部物质的光学吸收差异，与光学成像类似，具有高分辨率和高对比度；另一方面，光声成像探测的是超声波信号而不是光学信号，克服了光学成像因组织高度光散射而导致的成像深度浅的不足。因此，光声成像是近年来发展最迅速的一种成像技术，可以为深层组织（50～70 mm）提供高分辨率和高对比度的组织图像。对于像皮肤这样的浅表器官，光声成像几乎可以实现在整个皮肤深度范围内的成像。(https://www.daowen.com)

皮肤疾病的发生和发展，往往伴随着皮肤组织理化性质的变化，如组织形态结构和成分、新陈代谢、血氧含量和色素变化等。组织病理学分析作为临床上的金标准，虽然可以精确检测上述理化性质的变化，但耗时长、侵入性强等缺点限制了其广泛应用。而光声成像能够快速、无损地展示活体组织中血氧饱和度和血流量、生物组织的化学成分和功能等信息（如脂肪、肿瘤、血红蛋白、胶原、黑素和水的含量以及所处组织层等）。此外，皮肤作为浅表器官，能够充分吸收光能量，受声衍射和声衰减影响较小。因此，光声成像在皮肤疾病诊断领域中得到了飞速发展。