基于有限元的光声成像理论研究

Laser & Optoelectronics Progress 2026

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Authors: 林展乐 Lin Zhanle, 胡飞凡 Hu Feifan, 李东 Li Dong, 陈斌 Chen Bin, 郑玉萍 Zheng Yuping, 姚亮 Yao Liang, 莫凌菲 Mo Lingfei
DOI: 10.3788/lop251067
Cited by: 0
References: 13

Abstract

本文着重研究了光声信号的产生机制及其特性，基于光传输方程、Pennes生物传热方程、热膨胀方程和波动方程构建光-热-力-声多物理场耦合模型，通过有限元仿真模拟了激光照射血管产生光声信号的过程，在ns尺度实现光声效应的模拟，并探讨不同激光参数和组织参数对光声信号中心频率和幅值的影响。研究结果表明：激光能量密度从4 mJ/cm2增至10 mJ/cm2时，光声信号幅值小幅提升，但中心频率稳定在60 MHz；血管半径从0.05 mm增至0.11 mm时，信号幅值下降30%，中心频率从50 MHz偏移至10 MHz，低频成分占比显著增加；激光脉冲宽度从10 ns缩短至4 ns时，信号幅值小幅提升，高频成分占比增加15%，但中心频率仍保持在60 MHz。这些数据揭示了光声信号与关键参数之间的定量关系，为优化光声成像系统提供了理论依据。研究进一步提出，高分辨率成像可采用短脉冲宽度（4~6 ns）激光结合高频（>80 MHz）超声探头，而深层组织成像则适合采用长脉冲宽度（8~10 ns）激光与低频（

Fields of Study & Subjects

Photoacoustic and Ultrasonic Imaging Thermography and Photoacoustic Techniques Optical Imaging and Spectroscopy Techniques

Publication details

Journal / source
Laser & Optoelectronics Progress
Volume
63
Issue
2
Pages
0212001–0212001
Publication date
1 January 2026
Language
EN