水是与生物新陈代谢密切相关的重要组成部分。绘制水分含量图谱有助于分析细胞、组织和器官的生物学和病理学特性。
超声图像是一个强大的生物和生物医学工具的疾病检测。
然而，由于缺乏有效的激光光源，难以实现微米级空间分辨率的深部组织含水量成像。
光声成像(PAI)是该技术的一个发展方向。它是皮肤或组织吸收脉冲的地方激光光。皮肤或组织的热弹性膨胀会发出声音，这种机器会对声音进行处理，以生成高分辨率的图像。最近的发展已经证明了振动PAI的存在，它可以进一步渗透到皮肤中。
在一篇发表在《eLight》杂志上的新论文中，由香港大学教授王启元(Kenneth k.y. Wong)领导的一组科学家开发了一种高功率混合激光发射器，旨在穿透地球深处皮肤．
这篇论文题为“1930 nm的混合光学参数振荡发射器用于体积光声成像水分含量”，试图绘制出体内的水分含量，以分析生物特性细胞组织和器官。
新发明
PAI技术需要生成低信噪比(SNR)的高分辨率图像。要实现这一目标，激光器需要具有较高的激光脉冲能量、快速的脉冲重复频率和精确的波长可调谐性。水吸收能量在相对较低的波长约1000纳米，这通常需要毫焦级的脉冲能量。这种能量会灼伤皮肤，而这种水平的激光很昂贵。
研究团队开发了1930 nm的高功率全光纤混合光学参量振荡发射器(HOPE)。它是测定组织和脂肪含水量的最佳波长。HOPE每15纳秒发射一次激光脉冲，带宽为1纳米。研究团队通过概念证明光学分辨率PA显微镜系统验证了他们的系统的性能。
研究小组发现，1930纳米的系统将穿透深度提高了2.4毫米。研究小组认为，这是由于较短波长的近红外激光减少了组织中的光子散射。改进的渗透能力有助于对深层组织水分含量的可测量成像。
研究的优点:
该研究报告了一种新型的1930纳米大功率HOPE。
利用HOPE系统，研究人员开发了一种振动光学分辨率的光声显微镜系统，用于检测水、水样本和体外生物组织中的O-H键。
该方法具有微米级的空间分辨率，较好的信噪比，提高了穿透深度，抑制了伪迹信号。
未来主义研究观
更好地测量水分含量可以提高未来医疗诊断的质量。
这些优良的优势将有助于这项技术为生物学研究和疾病诊断开辟广阔的道路。
期刊引用
- 史佳伟，李明生，唐华军，康继强，Najia Sharmin, Amir Rosenthal, Kenneth K. y Wong1930 nm的混合光学参数振荡发射器用于水含量的体积光声成像。eLight26(2022)。DOI:10.1186 / s43593 - 022 - 00014 - 2
