Широкополосные (100 кГц – 100 МГц) ультразвуковые ПВДФ-детекторы для сканирующей оптико-акустической ангиографии с ультразвуковым разрешением

Аннотация: Для регистрации широкополосных сигналов, генерируемых содержащимися в крови молекулами гемоглобина при поглощении ими импульсного оптического излучения, в сканирующей оптико-акустической (ОА) ангиографии используются сферические ультразвуковые антенны. В зависимости от размера гемоглобинсодержащих структур характерные частоты ОА сигналов могут довольно сильно различаться (от сотен килогерц до сотен мегагерц). В то же время ширина приемной полосы частот стандартных пьезоэлектрических датчиков, как правило, не превышает значения центральной частоты. Расширить приемную полосу ультразвуковых детекторов до необходимых 0.1 кГц – 100 МГц можно за счет использования нерезонансных пьезоматериалов на основе поливинидиленфторида (ПВДФ). В настоящей работе проведено экспериментальное сравнение двух сверхширокополосных детекторов на основе ПВДФ-пьезопленок разной толщины (9 и 25 мкм), обладающих сходными полосами приема частот при различающихся амплитудно-частотных характеристиках. Путем сравнительной ОА визуализации биоподобного фантома продемонстрировано, что низкочастотный датчик (толщина пленки l = 25 мкм) обладает большей глубиной резкости, тогда как высокочастотный датчик (l = 9 мкм) имеет лучшую чувствительность в диапазоне 40 – 100 МГц. С помощью ОА визуализации экспериментальной опухоли in vivo показано, что датчик с l = 25 мкм лучше подходит для исследований нормальной ткани, содержащей относительно крупные кровеносные сосуды, а датчик с l = 9 мкм – для визуализации опухолевой ткани, содержащей большое количество разнонаправленных кровеносных сосудов минимальных размеров, сравнимых с максимальным пространственным разрешением системы.

Ключевые слова: оптоакустическая ангиография, оптоакустическая микроскопия, ПВДФ-пленки, модельный эксперимент, опухолевый ангиогенез, карцинома кишечника мышей СТ26