聆聽光的聲音：光聲成像

■文/藺祥偉

作為一種新興的生物醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，光聲成像以光聲效應(yīng)為成像基礎(chǔ)，將光學(xué)和超聲相結(jié)合，兼?zhèn)涔鈱W(xué)高對(duì)比度、光譜多功能成像、超聲高穿透度、易于與超聲圖像相融合、無創(chuàng)多尺度多模態(tài)成像等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的臨床應(yīng)用前景。

在物理學(xué)上，光與聲就像兄弟一樣，都是“波”的一種表現(xiàn)形式，因而二者有著種種相似的特征。在生活中，我們常用顏色描述光，如“白光”“紅光”“七色光”，但你可曾聽過光的聲音？

光聲效應(yīng)與光聲成像

1880年，光聲效應(yīng)由世界上第一臺(tái)電話機(jī)的發(fā)明人亞歷山大·貝爾（Alexander Bell）首次發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)他在寫給父親的一封信中說道：“我聽到光線在清晰地交談，我聽到光線的笑聲、咳嗽聲和歌唱聲！”他是在談?wù)撟约旱牧硪粋€(gè)最新發(fā)明——光線電話機(jī)，這種電話機(jī)是通過調(diào)節(jié)光線而不是電流來傳遞信號(hào)的。當(dāng)人對(duì)著光線電話機(jī)發(fā)射器中的反射鏡講話時(shí)，聲音振動(dòng)引起反射鏡振動(dòng)，光線直接照射到反射鏡上，捕獲振動(dòng)并將其投射到光線電話機(jī)的接收器上，然后振動(dòng)會(huì)被轉(zhuǎn)換成可聽見的聲音。遺憾的是，受陰雨天氣等光線減弱情況的影響，這種電話機(jī)在當(dāng)時(shí)并未得到普及。但是，貝爾有個(gè)意外發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用快速且周期性的光束照射光吸收物質(zhì)時(shí)，該物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與光束相同頻率的聲波，貝爾將這種效應(yīng)稱為“光聲現(xiàn)象”，即我們現(xiàn)在所熟知的光聲效應(yīng)。受限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件，貝爾的這個(gè)發(fā)現(xiàn)并沒有得到重視，有關(guān)光聲效應(yīng)的研究與應(yīng)用在此之后幾乎處于停滯狀態(tài)。……