Fotoakustische

Fotoakustik bezeichnet das Phänomen und die Technologien, die aus der Absorption von Licht durch ein Medium resultierende akustische Signale nutzen. Wenn Licht mit hoher Intensität absorbiert wird, steigt die Temperatur lokal an und es kommt zu einer schnellen thermoelastischen Ausdehnung. Die daraus resultierenden Druckwellen breiten sich als Ultraschallwellen aus und können mit Mikrofonen oder Ultraschalltransducern detektiert werden. Die Intensität der erzeugten Welle hängt von der Absorptionsfähigkeit, dem Grüneisen-Parameter und den Detektoreigenschaften ab; durch Variation der Wellenlänge können verschiedene Chromophore angeregt werden. Dieses Prinzip bildet die Grundlage der fotoakustischen Spektroskopie (FAS) und der fotoakustischen Bildgebung, einschließlich der fotoakustischen Mikroskopie (PAM) und der Fotoakustischen Tomografie (PAT).

Fotoakustische Spektroskopie wird zur Gas- und Molekülspektroskopie genutzt, etwa zur Detektion von Spurengasen. Die fotoakustische Bildgebung nutzt pulsiertes Laserlicht in der Nahinfrarot- oder sichtbaren Region, um Bilder aus der Gewebeabsorption zu rekonstruieren. PAT bietet tiefe Gewebedurchdringung bei mikrometergenauer Auflösung und liefert funktionelle Informationen wie Blutvolumenanteil und Sauerstoffsättigung durch multiquellen Ansätze. Vorteile der Fotoakustik umfassen hohen optischen Kontrast trotz Gewebe-Streuung und eine gute Tiefenreichweite, während Herausforderungen Kosten, Komplexität der Ausrüstung und Sicherheitsaspekte beim Laser betreffen. In der Biomedizin hat sich die Technik als vielseitiges Werkzeug für strukturelle und funktionelle Bildgebung etabliert.