非接触光声遥感弹性成像术
在临床检测中，生物力学特性是疾病检测的重要指标之一，并且在肝硬化、肿瘤检测有着广泛的应用。但是大多数现有的弹性成像技术都是基于基础方式测量的，这在手术监测、烧伤等应用场景中受到限制。其他已报道的基于相干光检测的非接触全光学光声弹性成像方式，使用了相干光检测原理，这意味着受到相干长度只有几十微米量级的限制，对样品表面的平整度要求很高，同时由于探测光聚焦于样品表面，所以基于相干光检测的非接触全光学弹性成像技术仅能探测样品表面的弹性信息，无法检测样品深层的吸收体原位弹性信息。
本团队提出基于非相干的非接触光声遥感弹性成像技术（PARSE），使用光强检测方式，利用在具有阶跃折射率差异的样品中，激发光产生的光声压会对界面折射率产生脉冲调制，通过观察探测光背向反射光受到折射率界面脉冲调制产生光强脉冲变化，解调出吸收系数分布图像。通过数理方程，推导出光强信号的时域特征与吸收体弹性信息的关系，通过离体组织染色切片弹性成像实验验证了非接触光声遥感弹性成像的可行性，填补了光声遥感功能成像的空白，有望作为原位弹性成像的一种补充手段。
光声遥感弹性成像原理示意图如图1所示。探测光与激发光共轴共焦，激发光产生的初始光声压调制了样品界面的折射率，使反射光的背向散射光产生脉冲调制，获取光声遥感信号，在具有不同弹性特征的吸收体中，信号的时域特征不同：弹性较大的样品，信号的上升时间较短；弹性较小的样品中，信号上升时间较长。
图1.光声遥感弹性成像原理示意图。（a）通过全光学方法检测光声压。（b）通过时间响应评估样品的弹性信息。
为了验证光声遥感弹性成像的原理正确性，团队对小鼠心脏、肝脏、肾脏染色切片及猪支气管染色切片进行弹性成像实验，通过自主编写的弹性成像算法提取信号弹性信息。
图2. 小鼠心脏肾脏和肝脏H&E染色切片的图像：（a）三个器官切片的PARSE图像；（b）三个器官切片的PARS图像；（c）三个器官切片的PARS信号曲线；（d）放大的时间位移曲线；（e）切片的上升时间。(每个模型n=60)。比例尺：300微米。
图3. 猪支气管H&E染色切片的图像：（a）猪支气管切片的PARS图像；（b）猪支气管切片的PARSE图像；（c）猪支气管H&E染色切片的显微图像；（d）PARS和PARSE的信号振幅（每个样品n=200）。比例尺：300微米。
总结：本文提出了非接触的光声遥感弹性成像技术，巧妙地采用非相干的光强探测方法，通过光强变化的时域特征与光声压的关系获得样品的弹性信息，填补了光声遥感功能成像的空白。该成像技术适用场景广，系统稳定性强，有望成为新的弹性成像手段，实现更加精准的临床诊断。
原文链接🔗：https://doi.org/10.1364/OL.485623