光声成像（Photoacoustic imaging）作为一种光-声混合的非侵入式生物医学影像技术，兼具光学成像对比度高和超声成像穿透深度大的特点，可突破传统光学散射极限，实现厘米级的深层组织成像，在动物模型研究、癌症早期诊断领域极具应用前景。但目前所采用的压电超声传感器，受限于灵敏度与探测单元尺寸相互制约这一问题，难以满足光声成像对超声信号高灵敏、宽视角检测的需求。
本团队提出一种新型光纤微气腔超声传感器，可实现高灵敏的全向超声探测及血管内红细胞的高性能光声成像，其核心敏感元件-微气腔的尺寸仅为10 μm，比头发丝直径还要小一个量级。其工作原理是，光纤微气腔由连续激光加热镀金光纤端面汽化液体形成，微气腔气液界面与光纤端面构成柔性法布里-珀罗腔。当脉冲激光激发成像样品发出光声信号，光声压力波作用在微气腔并引起其气液界面物理形变，从而调制法布里-珀罗腔反射光相位差，该相位差经光纤干涉解调方法还原出光声信号。由于光声信号大小与生物组织吸收强弱关联，因此根据光声信号幅值、时延等信息，可重建出生物组织图像的空间分布。与传统的弹性膜片不同，该光纤微气腔利用柔性气液界面作为超声敏感元件，不仅可实现频带MHz，探测极限mPa/Hz1/2水平的高灵敏超声探测，其独特的柔性光纤微腔结构，具备全向超声检测能力，有助于提升成像视角与空间分辨率。这一研究成果为高性能光声成像提供了新的超声检测手段，此外，传感器小巧的结构在开发内窥成像探头方面也具有突出优势。
该成果由本团队与韩国延时大学合作完成，马军副研究员为该论文第一作者，关柏鸥教授为通讯作者。这项工作得到了国家自然科学基金（U1701268，61705082）、广东特支计划本土团队（2019BT02X105）等项目的资助。
论文链接：https://www.osapublishing.org/prj/fulltext.cfm?uri=prj-8-10-1558&id=439477