DE102008017097A1

DE102008017097A1 - Verfahren zur photoakustischen Generierung einer Bildgebung

Info

Publication number: DE102008017097A1
Application number: DE102008017097A
Authority: DE
Inventors: Martin Mienkina; Georg Prof. Dr. Schmitz
Original assignee: Ruhr Universitaet Bochum
Current assignee: Ruhr Universitaet Bochum
Priority date: 2008-01-17
Filing date: 2008-04-02
Publication date: 2009-07-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur photoakustischen Generierung einer Abbildung (100), mit einer Lichtquelle (20) und einem akustischen Wandler (25), wobei von der Lichtquelle (20) wenigstens eine erste Lichtpulssequenz (30) emittiert wird, die Lichtpulssequenz (30) zumindest zwei erste elektromagnetische Pulse (31, 31') aufweist, die erste Lichtpulssequenz (30) in ein zumindest teilweise absorbierendes Medium (50) geleitet wird, durch eine Absorption der ersten Lichtpulssequenz (30) in dem Medium (50) ein erster Wellenzug (35) generiert und ausgestrahlt wird, der erste Wellenzug (35) zumindest zwei erste akustische Wellen (36, 36') aufweist, und der akustische Wandler (25) den ersten Wellenzug (35) empfängt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die erste Lichtpulssequenz (30) und der erste Wellenzug (35) zur Erzeugung der photoakustischen Abbildung (100) korreliert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur photoakustischen Generierung einer Abbildung, mit einer Lichtquelle und einem akustischen Wandler, wobei von der Lichtquelle wenigstens eine erste Lichtpulssequenz emittiert wird, die Lichtpulssequenz zumindest zwei erste elektromagnetische Pulse aufweist, die erste Lichtpulssequenz in ein zumindest teilweise absorbierendes Medium geleitet wird, durch eine Absorption der ersten Lichtpulssequenz in dem Medium ein erster Wellenzug generiert und ausgestrahlt wird, der erste Wellenzug zumindest zwei erste akustische Wellen aufweist, und der akustische Wandler den ersten Wellenzug empfängt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur photoakustischen Generierung einer Abbildung.
In der europäischen Patentschrift EP 920 277 B1 wird ein optoakustisches Laser-Abbildungssystem gezeigt, bei welchem Laserimpulse genutzt werden, um Anomalien in Weichgeweben abzutasten und für eine Diagnose optisch darzustellen. Ausgangspunkt der beschriebenen Technik ist dabei die Absorption von Laserimpulsen durch das Weichgewebe. Als Resultat dieser Absorption ergibt sich eine Erwärmung des Gewebes sowie eine anschließende Emission eine Anzahl von Druckwellen. Diese Druckwellen können in einem akustischen Wandler registriert werden.
Aufgrund unterschiedlicher Absorptionsgrade der Laserimpulse und damit differierender Emissionen der Druckwellen ist es möglich, aus den gemessenen Druckwellen ein dreidimensionales Bild des Weichgewebes zu erzeugen. Als nachteilig hat es sich allerdings herausgestellt, dass die als Lichtquellen genutzten Laseranlagen sehr teuer und störungsanfällig sind. Alternativ einsetzbare Laserdioden weisen hingegen den Nachteil auf, dass diese eine geringere Pulsenergie ausweisen, wodurch das Signal-zu-Rausch-Verhältnis sinkt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur photoakustischen Bildgebung zu offenbaren, welches die vorgenannten Nachteile überwindet, insbesondere ein Verfahren zur photoakustischen Bildgebung zu zeigen, welches ein hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis aufweist.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur photoakustischen Generierung einer Abbildung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Gleichfalls wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur photoakustischen Generierung einer Abbildung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 15. Details und Merkmale, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben werden, gelten dabei selbstverständlich auch für die Vorrichtung und umgekehrt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Lichtpulssequenz und der erste Wellenzug zur Erzeugung der photoakustischen Abbildung korreliert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere dazu benutzt werden eine komplexe Gewebestruktur auf der Grundlage der optischen Absorptionsverteilung abzubilden. Dabei verwendet die Technik der vorliegenden Erfindung eine gepulste Lichtquelle, um einen definierten Gewebebereich durch eine Lichtpulssequenz kurzfristig zu erwärmen. Dazu muss der Gewebebereich optisch absorbierend sein, um die Lichtpulssequenz aufzunehmen und in Schallwellen umzuwandeln. Der so generierte erste Wellenzug setzt sich konzentrisch vom Ausgangspunkt in etwa kugelförmigen Wellen fort. Der akustische Wandler erfasst die Zeit, die Größe und die Gestalt dieser ankommenden akustischen Welle. Es kann sich bei dem Wandler um einen Druck-Spannungs-Wandler an der Gewebeoberfläche oder einen eingebetteten Wandler handeln. Dabei muss der elektromagnetische Puls der Lichtpulssequenz ausreichend kurz sein, um es zu ermöglichen, dass sich der akustische Wellenzug aufbaut, bevor sich der Druck mit Schallgeschwindigkeit auflösen kann und bevor die Wärme signifikant diffundieren kann. Durch die Korrelation der ersten Lichtpulssequenz und des ersten Wellenzuges wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht, dass störende Rauschsignale, welche ebenfalls mitgemessen werden, bei der Bestimmung der photoakustischen Abbildung stark unterdrückt werden. Gleichzeitig kann die Energie des einzelnen ersten elektromagnetischen Pulses der Lichtpulssequenz geringer gewählt werden, da ein ausreichend hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) durch die Korrelation erreicht wird.
Als Korrelieren im Rahmen der Erfindung wird insbesondere ein Falten der ersten Lichtpulssequenz und/oder der ersten elektromagnetischen Pulse mit dem mit der Zeit invertierten, insbesondere komplex konjugierten ersten Wellenzug, insbesondere den ersten akustischen Wellen, bezeichnet. Dabei kann im Rahmen der Korrelation auch ein Addieren und/oder Subtrahieren der einzelnen im Rahmen der Faltung kombinierten Elemente geschehen. Denkbar ist im Rahmen der Korrelation auch eine Verknüpfung im Rahmen einer der folgenden Operationen: Fourier-Transformation, Short-Time Fouriertransformation, Hilbert-Transformation, Autokorrelation, Kreuzkorrelation, Walsh-Hadamard-Transformation und/oder Wavelet-Transformation.
Die im Rahmen des Kennzeichens erforderte Korrelation der ersten Lichtplussequenz und des ersten Wellenzugs kann insbesondere durch eine mathematische Verknüpfung von Funktionen geschehen, welche die Form der ersten Lichtpulssequenz und/oder des ersten Wellzuges beschreiben. Es kann sich dabei um Polynome handeln, die den äußeren Formen der genannten Signale angenähert sind. Gleichzeitig ist es auch denkbar, dass es sich um Messergebnisse, wie etwa digitale Abtastungen des Emfangssignals des akustischen Wandlers, handelt. Im Gegenzug ist auch denkbar, dass die Lichtpulssequenzen durch die Form einer digitalen Abtastung der Treiberpulse für die Lichtquelle beschrieben werden.
Die photoakustische Bildgebung ermöglicht es, den hohen Kontrast optischer Bildgebungsmethoden mit der guten Auflösung eines Ultraschallverfahrens zu verbinden. Dazu haben sich kurze Laserpulse als vorteilhaft erwiesen. Allerdings müssen hierzu insbesondere teure Nd:YAG-Laser Verwendung finden. Um gleichfalls preiswerte gepulste Laserdioden einsetzen zu können, hat sich eine Erweiterung des erfindungsgemäßen Verfahrens als vorteilhaft erwiesen. Diese vorteilhafte Ausführungsvariante ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin umfasst, dass:

– von der Lichtquelle mindestens eine zweite Lichtpulssequenz emittiert wird,
– die zweite Lichtpulssequenz zumindest zwei zweite elektromagnetische Pulse aufweist,
– die zweite Lichtpulssequenz in das zumindest teilweise absorbierende Medium geleitet wird,
– durch eine Absorption der zweiten Lichtpulssequenz in dem Medium ein zweiter Wellenzug generiert und ausgestrahlt wird, wobei der zweite Wellenzug zumindest zwei zweite akustische Wellen aufweist,
– der akustische Wandler den zweiten Wellenzug empfängt, und
– die zweite Lichtpulssequenz und/oder der zweite Wellenzug bei der Erzeugung der photoakustischen Abbildung genutzt werden.

Im Rahmen dieser vorteilhaften Ausführungsvariante wird das erfindungsgemäße Verfahren ergänzt durch eine zweite Lichtpulssequenz. Diese zweite Lichtpulssequenz wird parallel und/oder sequenziell zur ersten Lichtpulssequenz in das zumindest teilweise absorbierende Medium geleitet. Durch die Absorption der zweiten Lichtpulssequenz wird ein zweiter Wellenzug generiert, der ebenfalls von dem akustischen Wandler empfangen werden kann. Folglich ergeben sich im Rahmen der vorteilhaften Erweiterung des erfindungsgemäßen Verfahrens nun zwei emittierte Lichtpulssequenzen sowie zwei akustische Wellenzüge, welche für eine Korrelation zur Verfügung stehen. Durch die Kombination verschiedener Korrelationsmöglichkeiten ist es möglich, dass Signal-zu-Rausch-Verhältnis bei der Generierung der gewünschten Abbildung des zu untersuchenden Gewebes deutlich zu erhöhen. So können auch wesentlich tiefer liegende Gewebestrukturen im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens deutlich dargestellt werden. Dabei ist in einer vorteilhaften Ausführungsvariante vorgesehen, dass

– die erste Lichtpulssequenz, der erste Wellenzug und die zweite Lichtpulssequenz, oder
– die erste Lichtpulssequenz, der erste Wellenzug und der zweite Wellenzug, oder
– die erste Lichtpulssequenz, der zweite Lichtpulssequenz, der erste Wellenzug und der zweite Wellenzug

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die ersten elektromagnetischen Pulse der ersten Lichtpulssequenz und/oder die zweiten elektromagnetischen Pulse der zweiten Lichtpulssequenz kodiert werden. Bei dem Verfahren soll das Aussenden der ersten und/oder zweiten Lichtpulssequenz in einer definierten Abfolge von „An"- und „Aus"-Zuständen, also in Form eines vordefinierten Codes, geschehen. Diese Kodierung der Lichtemission ermöglicht es, auch Laserdioden bei ihrer vollen Wiederholungsrate zu betreiben, da die durch die Laufzeiten der akustischen Pulse entstehenden Mehrdeutigkeiten beim Empfang mittels eines Vergleichs mit dem gemessenen Code aufgehoben werden können. Somit wird ein erheblicher Gewinn des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses verglichen zu Signalmittelungsmethoden erzielt, die bedingt durch die Mehrdeutigkeiten nicht die volle Wiederholungsrate der Laserdioden nutzten können. Bei mathematisch bekannten Kodierungsverfahren werden normalerweise negative und positive Amplituden einer Funktion miteinander korreliert. Da kein negatives Licht ausgestrahlt werden kann, soll zur Anpassung des erfindungsgemäßen Verfahrens an mathematische Lösungsmethoden jeweils kein Licht emittiert werden, wenn normalerweise von einer negativen Amplitude auszugehen wäre. Dieses Vorgehen soll anhand eines Beispiels mathematisch verdeutlicht werden. Der erste der ersten elektromagnetischen Pulse der ersten Lichtpulssequenz kann mit folgenden Tupel verknüpft werden: APOS(n) = (1,0).
Der zweite der beiden ersten elektromagnetischen Pulse der ersten Lichtpulssequenz kann im Gegensatz dazu mit dem Tupel ANEG(n) = (0,1)verknüpft werden. Es sei definiert: A(n) = APOS(n) – ANEG(n)
Folglich wird jeweils einer der elektromagnetischen Pulse der ersten Lichtsequenz nicht emittiert, da er mit einer 0 kodiert wird. Für die zwei zweiten elektromagnetischen Pulse der zweiten Lichtsequenz können folgende Kodierungen vorgenommen werden: BPOS(n) = (1,1), BNEG(n) = (0,0),und B(n) = BPOS(n) – BNEG(n)
Die photoakustische Abbildung ließe sich somit im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wie folgt beschreiben: H(n) = (UA-POS(n) – UA-NEG(n))*A(–n) + (UB-POS(n) – UB-NEG(n))*B(–n).
Wobei A(–n) bzw. B(–n) das jeweils zeitlich invertierte von A(n) bzw. B(n) bezeichnen. Weiterhin wird mit „U" jeweils die Amplitude der jeweiligen empfangenen akustischen Welle und „*" die diskrete Faltungsoperation bezeichnet. Im Rahmen der beschriebenen mathematischen Korrelation hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die erste Lichtpulssequenz mit dem ersten Wellenzug korreliert wird und die zweite Lichtpulssequenz mit dem zweiten Wellenzug korreliert wird. Zusätzlich können die Ergebnisse der beiden Korrelationen durch eine weitere Korrelation und/oder eine Subtraktion und/oder eine Addition miteinander verknüpft werden. Durch die beschriebene Kombination der einzelnen Korrelationen und die damit gegebene Vermeidung von Mehrdeutigkeiten bei hohen Pulswiederholungsraten wird eine besonders effektive Unterdrückung von Rauschanteilen auf den gemessenen Abbildungen der optischen Absorptionsverteilung erreicht. Damit weist die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielte photoakustische Abbildung weniger störende Einflüsse als sämtliche bisher bekannten Verfahren auf, welche im Rahmen der photoakustischen Bildgebung genutzt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die ersten elektromagnetischen Pulse der ersten Lichtpulssequenz mit einer ersten Amplitudenfunktion moduliert werden. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass die zweiten elektromagnetischen Pulse der zweiten Lichtpulssequenz mit einer zweiten Amplitudenfunktion moduliert werden. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es folglich vorgesehen, dass die Amplituden der von der Lichtquelle emittierten elektromagnetischen Pulse der ersten und/oder zweiten Lichtpulssequenz mit variierenden Amplituden versehen werden. Unter dem Begriff Amplituden ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere die Pulsenergie der elektromagnetischen Pulse zu verstehen. Somit wird bei einer halbierten Amplitude auch etwa nur die halbe Energie durch den elektromagnetischen Puls in dem zumindest teilweise absorbierenden Medium deponiert. Folglich fällt die Größe der im Rahmen des ersten Wellenzugs emittierten akustischen Wellen entsprechend geringer aus. Durch die Modulation der Amplituden der elektromagnetischen Pulse der ersten und/oder zweiten Lichtpulssequenz lassen sich insbesondere energieabhängige Absorptionen des Mediums nachweisen.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante können die ersten elektromagnetischen Pulse der ersten Lichtpulssequenz mit einer ersten Amplitudenfunktion moduliert werden, welche beispielsweise die folgende Form aufweist:
A = (1; 0,75; 0,5; 0,25)
Die erste Lichtpulssequenz würde in dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier erste elektromagnetische Pulse aufweisen. Dabei würde die Amplitude der einzelnen Pulse innerhalb der Lichtpulssequenz jeweils um ein Vierteil von Puls zu Puls abnehmen. Als vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die erste Amplitudenfunktion, mit der die erste Lichtpulssequenz moduliert wird, ungleich der zweiten Amplitudenfunktion ist, mit der die zweite Lichtpulssequenz moduliert wird. Die sich so ergebenden Unterschiede in der Modulation sorgen für eine verbesserte Unterdrückung von Rauschsignalen bei der Erzeugung der photoakustischen Abbildung.
Im Gegensatz zu der oben dargestellten Modulation der einzelnen Pulse können in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung auch die ersten elektromagnetischen Pulse und/oder die zweiten elektromagnetischen Pulse jeweils gruppenweise unterschiedliche Amplituden aufweisen. So werden beispielhaft in einer ersten Lichtpulssequenz sechzehn erste elektromagnetische Pulse emittiert. Davon weisen jeweils vier, sequenzielle nacheinander auftretende Pulse eine vorgegebene Amplitude auf. Folglich ändert sich die Amplitude innerhalb der ersten Lichtpulssequenz jeweils nach vier ersten elektromagnetischen Pulsen. Gleiches ist selbstverständlich auch für die zweite Lichtpulssequenz anwendbar.
Um ein optimiertes Signal-zu-Rausch-Verhältnis zu generieren, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass zumindest zwei der ersten elektromagnetischen Pulse mit unterschiedlichen Wellenlängen emittiert werden. Alternativ und/oder zusätzlich können zumindest zwei der zweiten elektromagnetischen Pulse mit unterschiedlichen Wellenlängen emittiert werden. Diese Ausführungsvariante ist besonders vorteilhaft, wenn die zweite Lichtpulssequenz parallel, also gleichzeitig, zur ersten Lichtpulssequenz in das zumindest teilweise absorbierende Medium geleitet wird. Bei den bisher beschriebenen Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde davon ausgegangen, dass die Lichtquelle elektromagnetische Pulse emittiert, die eine definierte aber feste Wellenlänge aufweisen. Dieses ist insbesondere mit Lasern zu erzielen. In dem hier offenbarten Verfahren ist es aber auch möglich, elektromagnetische Pulse einzusetzen, die voneinander abweichende Wellenlänge aufweisen. Dieses kann vorteilhafterweise durch den Einsatz zweier Lichtquellen geschehen, die elektromagnetische Pulse, vorzugsweise Licht, mit unterschiedlichen Wellenlängen emittieren. Durch die Nutzung von Lichtquellen mit unterschiedlichen Wellenlängen kann insbesondere das von der Wellenlänge abhängige Absorptionsverhalten der zu untersuchenden Materie nachgewiesen werden. Dieses erleichtert Aussagen über die Art des im Rahmen der photoakustischen Bildgebung untersuchten Gewebes. Dadurch ist es insbesondere möglich, eine Differenzbildgebung von Abbildungen bei verschiedenen Wellenlängen unter zur Hilfenahme photoakustischer Kontrastmittel zu betreiben, ohne eine Verschlechterung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses bzw. ohne die Bildwiederholrate des Bildgebendensystems senken zu müssen.
Wie schon dargelegt, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die ersten und/oder zweiten elektromagnetischen Pulse zu kodieren. Um eine rechnergesteuerte Korrelation der Lichtpulssequenzen und der Wellenzüge zu vereinfachen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Kodierung mit einer Signalsequenz zu vollziehen. Die einer mathematischen Funktion gehorchende Signalsequenz kann dabei einerseits dazu dienen, Art und Form der elektromagnetischen Pulse der Lichtsequenzen zu beeinflussen. Gleichzeitig oder alternativ ist es möglich, die Signalsequenz mit den akustischen Wellen der Wellenzüge zu verknüpfen. Durch die beschriebene Kombination der Signalsequenz mit den elektromagnetischen Pulsen und/oder akustischen Wellen ist es im Rahmen der mathematischen Korrelation möglich, die durch die Messung der Wellenzüge in dem akustischen Wandler auftretenden Rauschsignale bzw. Mehrdeutigkeiten besonders effektiv zu unterdrücken. Je nach Anwendung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Amplitude und/oder die Wellenlänge der ersten elektromagnetischen Pulse und/oder der zweiten elektromagnetischen Pulse mit der Signalsequenz zu kodieren. Diese Kodierung kann insbesondere durch eine Variation einer der Lichtquelle zur Verfügung stehenden Energie geschehen. Denn in Abhängigkeit von der zur Verfügung stehenden Energie werden die elektromagnetischen Pulse der Lichtsequenzen unterschiedliche Amplituden, Zeitspannen und/oder Wellenlängen aufweisen. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Signalsequenz wenigstens eine der folgenden ist: ein Golay Code, ein orthogonaler Golay-Code, ein Barker Code oder eine M-Sequenz. Jeder der genannten Signalsequenzen eignet sich für unterschiedliche, zumindest teilweise absorbierende Medien. Je nach Anwendungsverfahren hat sich insbesondere die Verwendung des Golay-Codes als besonders gut für die Generierung eines hohen Signal-zu-Rausch-Verhältnisses bei gleichzeitiger Beibehaltung einer optimalen Auflösung herausgestellt.
Je nach dem welche Lichtquelle im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt wird, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die ersten und/oder zweiten elektromagnetischen Pulse mit einer Dauer zwischen 1 ns bis 1 μs, insbesondere 5 μs bis 40 μs emittiert werden. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die ersten und/oder zweiten elektromagnetischen Pulse mit einer Wellenlänge zwischen 200 nm bis 1.600 nm emittiert werden. Dabei ist das Intervall zwischen 600 nm und 950 nm besonders bevorzugt, falls für die Lichtquelle eine Laserdiode eingesetzt wird. Werden im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens Nd:YAG-Laser eingesetzt, sollte die Wellenlänge der ersten und/oder zweiten elektromagnetischen Pulse zwischen 1.000 nm und 1.200 nm betragen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass von der Lichtquelle in der ersten bzw. zweiten Lichtpulssequenz zwischen 16 (2⁴) bis 32768 (2¹⁵) erste bzw. zweite elektromagnetische Pulse emittiert werden. Diese hohen Anzahlen an ersten bzw. zweiten elektromagnetischen Pulsen erlauben in Kombination mit den entsprechenden Anzahlen an akustischen Wellen eine Erzeugung einer photoakustischen Abbildung, die ein sehr hohes Signal-zu-Rauschverhältnis aufweist. Dabei hat es sich in einer Ausgestaltung als vorteilhaft zur Vermeidung von Mehrdeutigkeiten erwiesen, beim sequentiellen Senden zumindest einer ersten und einer zweiten Lichtpulssequenz Pausen zwischen dem Senden der Lichtpulssequenzen entsprechend der akustischen Laufzeit des ersten und zweiten Wellenzuges einzulegen. Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei herausgestellt, wenn die ersten und/oder zweiten elektromagnetischen Pulse mit einer Wiederholungsrate zwischen 1 kHz bis 10 MHz, insbesondere 100 kHz bis 500 kHz emittiert werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtpulssequenz ein Dauerstrichlichtpuls ist und die wenigstens zwei ersten elektromagnetischen Pulse durch Amplitudenmodulation der ersten Lichtpulssequenz erzeugt werden. Diese vorteilhafte Ausführungsform kann auch auf die zweite Lichtpulssequenz angewandt werden. Dabei ist die zweite Lichtpulssequenz ein Dauerstrichlichtpuls und die wenigstens zwei zweiten elektromagnetischen Pulse werden durch Amplitudenmodulation der zweiten Lichtpulssequenz erzeugt. In den oben beschriebenen Verfahren sind die ersten und/oder zweiten elektromagnetischen Pulse, welche die Lichtpulssequenzen formen, jeweils diskrete, voneinander getrennte und statistisch nicht miteinander verbundene Pulse, welche von einer Lichtquelle emittiert werden. Im Gegensatz hierzu wird bei dieser vorteilhaften Ausführungsvariante eine einzige kohärente Lichtpulssequenz verwendet, deren Intensität durch entsprechende Mittel variiert wird. Somit sind die durch Amplitudenmodulation entstandenen elektromagnetischen Pulse physikalisch und statistisch miteinander verbunden. Die Ausbildung einer der beiden Lichtpulssequenzen als Dauerstrichlichtpuls setzt voraus, dass die Lichtquelle eine Lichtpulssequenz mit einer Kohärenzlänge erzeugen kann, die es ermöglicht eine Mehrzahl von elektromagnetischen Pulsen durch Amplitudenmodulation und/oder Phasenmodulation zu generieren.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur photoakustischen Generierung einer Abbildung, mit einer Lichtquelle, zumindest einem Lichtleiter und zumindest einem akustischen Wandler, wobei mittels der Lichtquelle wenigstens eine erste Lichtpulssequenz generierbar ist und die erste Lichtpulssequenz zumindest zwei erste elektromagnetische Pulse aufweist, mittels des Lichtleiters die erste Lichtpulssequenz derart auf ein zumindest teilweise absorbierendes Medium leitbar ist, dass durch eine Absorption der ersten Lichtpulssequenz in dem Medium ein erster Wellenzug generierbar ist, der erste Wellenzug zumindest zwei erste akustische Wellen aufweist, und mittels des akustischen Wandlers der erste Wellenzug empfangbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mittels einer Rechnereinheit die erste Lichtpulssequenz und der erste Wellenzug zur Erzeugung der photoakustischen Abbildung korrelierbar sind. Dabei gelten einzelne Merkmale, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden, auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und umgekehrt.
Für die erfindungsgemäße Vorrichtung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn mittels des Lichtleiters eine zweite Lichtpulssequenz der Lichtquelle auf das zumindest teilweise absorbierende Medium leitbar ist, wobei die zweite Lichtpulssequenz zumindest zwei elektromagnetische Pulse aufweist. Wie schon im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, soll von der Lichtquelle die zweite Lichtpulssequenz generiert werden. Um diese zweite Lichtpulssequenz in das zumindest teilweise absorbierende Medium zu führen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Lichtleiter verwendet werden kann. Bei dem Lichtleiter kann es sich insbesondere um einen optischen Lichtleiter handeln, der auf dem Prinzip der Totalreflektion an Grenzflächen beruht. Dadurch ist sichergestellt, dass durch den Transport der Lichtpulssequenzen von der Lichtquelle durch den Lichtleiter eine nur geringe Schwächung der Intensität stattfindet.
Je nach Einsatzzweck hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Lichtquelle wenigstens einen Laser und/oder wenigstens eine Diode und/oder wenigstens eine Laserdiode ist. Insbesondere ist von dem Begriff der Lichtquelle auch eine Vielzahl der genannten Einrichtungen umfasst. So kann es sich bei der Lichtquelle auch um eine Mehrzahl von Laserdioden handeln, die durch eine Rechnereinheit einzeln oder in einer gewünschten Kombination angesprochen werden können. Laserdioden weisen den Vorteil auf, dass diese gegenüber Lasern, insbesondere gegenüber Nd:YAG-Lasern, wesentlich preiswerter sind. Allerdings weisen sie eine geringere Pulsenergie auf. Aufgrund des guten Signal-zu-Rausch-Verhältnisses, welches durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht wird, lassen sich dennoch Laserdioden problemlos einsetzen. Insbesondere bei der Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Lichtpulssequenzen die unterschiedliche Wellenlängen aufweisen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, eine Mehrzahl von Laserdioden einzusetzen. Jede der Laserdioden, die elektromagnetischer Strahlung mit einer charakteristischen Wellenlänge emittiert, kann dabei individuell und einzeln von einer Rechnereinheit aktiviert werden.
Um mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders hoch auflösende Abbildungen zu erzielen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Wellenlänge des ersten und/oder zweiten elektromagnetischen Pulses zwischen 600 nm und 950 nm liegt, sofern wenigstens eine Laserdiode als Lichtquelle genutzt wird. Wird im Gegensatz dazu wenigstens ein Laser als Lichtquelle für die ersten und/oder zweiten elektromagnetischen Pulse genutzt, so sollte die Wellenlänge vorzugsweise zwischen 1.000 nm und 1.200 nm aufweisen.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einem der oben beschriebenen Verfahren betreibbar ist.
Weitere Vorteile, Merkmale oder Einzelheiten der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen erläutert werden, beschrieben. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur photoakustischen Generierung einer Abbildung,
2 einen schematischen zeitlichen Verlauf eines ersten elektromagnetischen Pulses sowie einer ersten akustischen Welle,
3 einen schematischen zeitlichen Verlauf einer ersten Lichtpulssequenz,
4 einen schematischen zeitlichen Verlauf eines ersten Wellenzuges,
5 einen zeitlichen Verlauf einer ersten Lichtpulssequenz mit unterschiedlichen Amplituden und
6 einen weiteren zeitlichen Verlauf einer ersten Lichtpulssequenz.
In 1 ist eine Vorrichtung 10 zur photoakustischen Generierung einer Abbildung 100 dargestellt. Die Vorrichtung 10 weist eine Lichtquelle 20 sowie einen Lichtleiter 21 auf. Die Lichtquelle 20 dient dabei zur flächenhaften und/oder punktuellen Beleuchtung eines absorbierenden Mediums 50. Ausgangspunkt für die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 ist das physikalische Phänomen, dass ein Medium 50, insbesondere menschliche Organe, kurze Lichtpulse absorbieren. Die Absorption der Photonen führt zu einer Erwärmung des Mediums 50. Handelt es sich um einen extrem kurzen Lichtpuls, kommt es zu einer besonders effizienten Erzeugung einer thermoelastischen Last bzw. Spannung. Als Ergebnis entsteht in dem beleuchteten Medium 50 eine akustische Welle, insbesondere eine transiente Last- bzw. Spannungswelle, die mit einem akustischen Wandler 25 nachgewiesen werden kann. Die so vermessene akustische Welle kann mittels einer Rechnereinheit 26 in eine Abbildung 100 des beleuchteten Mediums 50 umgewandelt werden.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann als Lichtquelle 20 ein Laser und/oder eine Laserdiode benutzt werden. Laser weisen den Vorteil auf, dass sie eine vergleichsweise hohe Pulsenergie besitzen. Allerdings sind Laser der benötigten Qualität relativ kostenintensiv. Als Alternative können Laserdioden benutzt werden, die preiswert sind und eine hohe Pulswiederholungsrate aufweisen. Allerdings besitzen gepulste Laserdioden eine wesentlich geringere Pulsenergie als beispielsweise Nd:YAG-Laser. Diese geringere Pulsenergie führt zu einer Reduktion des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses bei der Messung der akustischen Wellen mittels des akustischen Wandlers 25. Um dieses Signal-zu-Rausch-Verhältnis zu optimieren, wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Korrelation der einlaufenden Lichtpulse mit den emittierten akustischen Wellen vorgenommen. Näheres soll im Folgenden noch beschrieben werden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Lichtquelle 20 um eine Anordnung einer Mehrzahl von Laserdioden. Jede dieser Laserdioden kann individuell durch die Rechnereinheit 26 angesteuert werden. So ist es möglich, über ein Computerprogramm in der Rechnereinheit 26 die von der Lichtquelle 20 emittierten elektromagnetischen Pulse sowohl in der Amplitude, der äußeren Form als auch der Wiederholungsrate zu beeinflussen. In der Lichtquelle 20 wird wenigstens eine erste Lichtpulssequenz 30 emittiert. Die erste Lichtpulssequenz 30 weist zumindest zwei erste elektromagnetische Pulse 31, 31' auf. Des Weiteren wird von der Lichtquelle 20 eine zweite Lichtpulssequenz 40 generiert, die ebenfalls zumindest zwei zweite elektromagnetische Pulse 41, 41' aufweist. Die beiden Lichtpulssequenzen 30, 40 werden mittels des Lichtleiters 21 auf das zu untersuchende Medium 50 geleitet. In dem in 1 dargestellten Beispiel befindet sich dieses Medium 50 innerhalb eines dieses umgebenden Materials 51. Mit der in 1 gezeigten Darstellung soll etwa die Anordnung eines Fötus in einer Fruchtblase verdeutlicht werden. Die beiden Lichtpulssequenzen 30, 40 treten aus dem Lichtleiter 21 aus und in das umgebende Material 51 hinein. Zwar findet eine Absorption der elektromagnetischen Pulse 31, 31', 41, 41' statt, diese soll jedoch folgenden vernachlässigt werden. Im Anschluss daran treffen die genannten Lichtpulssequenzen 30, 40 auf das zu untersuchende Material 50. Dieses absorbiert die Lichtpulssequenzen 30, 40 zumindest teilweise. Aufgrund der Absorption findet eine lokal begrenzte Erwärmung des Mediums 50 statt. Diese kurzfristige, lokal begrenzte Erwärmung des absorbierenden Materials 50 resultiert in einer Emission von akustischen Wellen.
Durch die erste Lichtpulssequenz 30 wird in dem teilweise absorbierenden Medium 50 ein erster Wellenzug generiert. Dieser erste Wellenzug weist idealerweise so viele erste akustische Wellen auf, wie die erste Lichtpulssequenz 30 erste elektromagnetische Pulse 31, 31' aufweist. Da in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die erste Lichtpulssequenz zwei erste elektromagnetische Pulse 31, 31' aufweist, besitzt der erste Wellenzug 35 zwei erste akustische Wellen 36, 36'. Die zeitlich später eintreffende zweite Lichtpulssequenz 40 generiert in dem absorbierenden Medium 50 einen zweiten Wellenzug 45, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls zwei zweite akustische Wellen 46, 46' aufweist. Die beiden Wellenzüge 35, 45 werden von dem akustischen Wandler 25 empfangen. Erfindungsgemäß wird im Rahmen des Verfahrens sowie der Vorrichtung 10 in einer Rechnereinheit 26 aus einer nahezu beliebigen Kombination der ersten Lichtpulssequenz 30, der zweiten Lichtpulssequenz 40, dem ersten Wellenzug 35 und/oder dem zweiten Wellenzug 45 mittels Korrelation eine Abbildung 100 des bestrahlten, zumindest teilweise absorbierenden Mediums 50 generiert. Im Rahmen der Erfindung umfasst der Begriff Abbildung 100 sowohl punktuelle Messungen als auch zweidimensionale oder dreidimensionale Darstellungen einer beliebigen Struktur aus einem zumindest teilweise absorbierenden Medium 50. Bei der Korrelation kann insbesondere die erste Lichtpulssequenz 30 mit dem ersten Wellenzug 35 korreliert werden und die zweite Lichtpulssequenz 40 mit dem zweiten Wellenzug 45 korreliert werden. Durch eine Korrelation und/oder Subtraktion und/oder Addition der Ergebnisse der beiden zuvor genannten Korrelationen lässt sich die Abbildung 100 zumindest mittelbar generieren. Um die Korrelation zu ermöglichen, können sowohl die Lichtpulssequenzen 30, 40 als auch die akustischen Wellenzüge 35, 45 durch mathematische Funktionen beschrieben werden. Dieses verdeutlicht insbesondere die 2.
In 2 sind zwei Diagramme dargestellt, in denen der zeitliche Verlauf eines ersten elektromagnetischen Pulses 31 und der zeitliche Verlauf einer ersten akustischen Welle 36 dargestellt ist. Im oberen Diagramm ist die Amplitude I des ersten elektromagnetischen Pulses 31 als Funktion der Zeit 110 in willkürlichen Einheiten ([a. u.]) 115 gezeigt. Wie zu erkennen ist, steigt die Amplitude I und damit die Intensität des ersten elektromagnetischen Pulses zum Zeitpunkt t₁ steil an, um nach Erreichen der maximalen Amplitude a₁ exponentiell abzusinken. Dieser erste elektromagnetische Puls 31 wird in dem Medium 50 absorbiert und als Antwort darauf der erste akustische Wellenzug 36 emittiert. In 6 ist die Amplitude Z des akustischen Wellenzuges 36 als Funktion der Zeit 111 in willkürlichen Einheiten ([a. u.]) 120 gezeigt. Die Emission findet zu einem Zeitpunkt T₁ statt. Die zeitliche Differenz zwischen den Zeitpunkten t₁ und T₁ hängt von der Laufzeit des ersten elektromagnetischen Pulses 31 und der ersten akustischen Welle 36 innerhalb des Mediums 51 respektive 50 ab. Die Form der Amplitude Z der ersten akustischen Welle 36 ist häufig in etwa proportional zur zeitlichen Ableitung der Form der Amplitude I des ersten elektromagnetischen Pulses 31. Durch eine Anpassung von entsprechenden mathematischen Funktionen an die äußere Form der Amplituden I bzw. Z lassen sich die Lichtpulssequenzen 30, 40 mit den akustischen Wellenzügen 35, 45 mathematisch korrelieren. Aus der sich ergebenden Korrelation kann in einer Rechnereinheit die photoakustische Abbildung 100 generiert werden.
Um eine weitere Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses zu erzielen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die ersten elektromagnetischen Pulse 31, 31' der ersten Lichtpulssequenz 30 und/oder die zweiten elektromagnetischen Pulse 41, 41' der zweiten Lichtpulssequenz 40 zu kodieren. Im Folgenden sollen einige Beispiele für solche Kodierungen gezeigt werden. In 3 ist eine erste Kodierung der ersten Lichtpulssequenz 30 dargestellt. Die erste Lichtpulssequenz 30 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist vier äquidistante Zeitpunkte t₁, t₂, t₃, t₄ für vier erste elektromagnetische Pulse auf. Allerdings werden nur zu den Zeitpunkten t₁, t₃ und t₄ die drei ersten elektromagnetischen Pulse 31, 31', 31" emittiert. Zum Zeitpunkt t₂ ist die Lichtpulssequenz 30 dahingehend kodiert worden, dass ein Lichtpuls mit der Amplitude 0 emittiert wird. Folglich sendet zu dem Zeitpunkt t₂ die Lichtquelle 20 keinen elektromagnetischen Puls aus. Die durch die Bestrahlung generierten ersten akustischen Wellen 36, 36' 36'' des ersten Wellenzugs 35 sind in 4 dargestellt. Der akustische Wandler 25 registriert die durch die elektromagnetischen Pulse 31, 31', 31'' erzeugten drei ersten akustischen Wellen 36, 36', 36'' des ersten Wellenzugs 35 mit der in 4 dargestellten Amplitude 120. Durch einen Vergleich mit 2 ist zu erkennen, dass die Amplituden in etwa jenem Verlauf entsprechen, der bei einer Einzelpulsmessung registriert wurde. Zusätzlich wird bei dem akustischen Wandler 25 zum Zeitpunkt t₂ eine Amplitude U_R gemessen, die einem Rauschanteil entspricht. Da der Rauschanteil gemessen wurde, obwohl zum Zeitpunkt t₂ kein elektromagnetischer Puls in das absorbierende Medium injiziert wurde, ist davon auszugehen, dass die drei ersten akustischen Wellen 36, 36', 36'' mit diesem Rauschanteil „verunreinigt" sind. Für eine weitere Messung bietet es sich folglich an, diesen Rauschanteil zu unterdrücken, was insbesondere im Rahmen der erfindungsgemäßen Korrelation geschehen kann.
Um eine weitere Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses zu erzielen, können die ersten elektromagnetischen Pulse 31, 31', 31'' und/oder die zweiten elektromagne tischen Pulse 41, 41' mit einer Signalsequenz kodiert werden. Als Resultat dieser Kodierung mit der Signalsequenz kann die Amplitude I 115 und/oder eine Wellenlänge der elektromagnetischen Pulse variiert werden. In 5 ist eine Variation der Amplituden 115 der ersten elektromagnetischen Pulse 31, 31', 31'' dargestellt. Der erste der drei aufgeführten elektromagnetischen Pulse 31 weist die Amplitude a₂ auf. Im Gegensatz dazu besitzt der zweite zum Zeitpunkt t₂ emittierte elektromagnetische Puls 31' die Amplitude a₃. Der letzte der drei dargestellten elektromagnetischen Pulse 31'' besitzt die Amplitude a₁. Wie in 3 wird zum Zeitpunkt t₃ kein elektromagnetischer Puls emittiert um so Rauschanteile in der Messung zu bestimmen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel könnte die Signalsequenz S folgende Form aufweisen:
S = {1,25; 0,75; 0; 1}.
Durch eine Verknüpfung einer vorgegebenen, festen Amplitude 115 der von der Lichtquelle 20 emittierten ersten elektromagnetischen Pulse 31, 31', 31'' mit der Signalsequenz S wird der in 5 dargestellte Amplitudenverlauf entstehen. Durch die Anregung mit unterschiedlich intensiven ersten elektromagnetischen Pulsen 31, 31', 31'' würde auch die Größe der ersten akustischen Wellen 36, 36', 36'' des ersten akustischen Wellenzugs 35 variieren. Aus den Unterschieden in den Amplituden könnten weitere Informationen im Rahmen der mathematischen Korrelation zur Generierung der photoakustischen Abbildung 100 gezogen werden.
Eine weitere Möglichkeit das Signal-Rausch-Verhältnis zu erhöhen ist in 6 dargestellt. Im Rahmen dieser Ausführungsvariante werden die ersten elektromagnetischen Pulse 31, 31', 31'' nicht in gleichen Zeiteinheiten von der Lichtquelle 20 emittiert. Die Emission findet insbesondere mit einer stochastischen Verteilung statt. So findet nach der Emission zum Zeitpunkt t₁ keine Emission zum Zeitpunkt t₂ statt. Allerdings werden mit nur kurzem Zeitabstand die beiden Pulse 31', 31'' emittiert. Aus den Laufzeiten der akustischen Wellen in dem ersten akustischen Wellenzug 35 lassen sich weitere Rückschlüsse auf die Beschaffenheit des absorbierenden Materials 50 im Rahmen der Korrelation ziehen.

10: Vorrichtung
20: Lichtquelle
21: Lichtleiter
25: akustischen Wandler
26: Rechnereinheit
30: erste Lichtpulssequenz
31, 31', 31'': erster elektromagnetischer Puls
35: erster Wellenzug
36, 36', 36'': erste akustische Welle
40: zweite Lichtpulssequenz
41, 41': zweiter elektromagnetischer Puls
45: zweiter Wellenzug
46, 46': zweite akustische Welle
50: absorbierendes Medium
51: das Medium 50 umgebendes Material
100: Abbildung
110: Zeitverlauf des Lichtpulses
111: Zeitverlauf der akustischen Welle
115: Amplitude des Lichtpulses
120: Amplitude der akustischen Welle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 920277 B1 [0002]

Claims

Verfahren zur photoakustischen Generierung einer Abbildung (100), mit einer Lichtquelle (20) und einem akustischen Wandler (25), wobei von der Lichtquelle (20) wenigstens eine erste Lichtpulssequenz (30) emittiert wird, die Lichtpulssequenz (30) zumindest zwei erste elektromagnetische Pulse (31, 31') aufweist, die erste Lichtpulssequenz (30) in ein zumindest teilweise absorbierendes Medium (50) geleitet wird, durch eine Absorption der ersten Lichtpulssequenz (30) in dem Medium (50) ein erster Wellenzug (35) generiert und ausgestrahlt wird, der erste Wellenzug (35) zumindest zwei erste akustische Wellen (36, 36') aufweist, und der akustische Wandler (25) den ersten Wellenzug (35) empfängt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtpulssequenz (30) und der erste Wellenzug (35) zur Erzeugung der photoakustischen Abbildung (100) korreliert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin umfasst, dass: – von der Lichtquelle (20) mindestens eine zweite Lichtpulssequenz (40) emittiert wird, – die zweite Lichtpulssequenz (40) zumindest zwei zweite elektromagnetische Pulse (41, 41') aufweist, – die zweite Lichtpulssequenz (40) in das zumindest teilweise absorbierende Medium (50) geleitet wird, – durch eine Absorption der zweiten Lichtpulssequenz (40) in dem Medium (50) ein zweiter Wellenzug (45) generiert und ausgestrahlt wird, wobei der zweite Wellenzug (45) zumindest zwei zweite akustische Wellen (46, 46') aufweist, – der akustische Wandler (25) den zweiten Wellenzug (45) empfängt, und – die zweite Lichtpulssequenz (40) und/oder der zweite Wellenzug (45) bei der Erzeugung der photoakustischen Abbildung (100) genutzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste Lichtpulssequenz (30), der erste Wellenzug (35) und die zweite Lichtpulssequenz (40), oder – die erste Lichtpulssequenz (30), der erste Wellenzug (35) und der zweite Wellenzug (45), oder – die erste Lichtpulssequenz (40), der zweite Lichtpulssequenz (40), der erste Wellenzug (35) und der zweite Wellenzug (45) zur Erzeugung der photoakustischen Abbildung (100) korreliert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtpulssequenz (30) mit dem ersten Wellenzug (35) korreliert wird und die zweite Lichtpulssequenz (40) mit dem zweiten Wellenzug (45) korreliert wird, und die Ergebnisse der beiden Korrelationen durch eine Korrelation und/oder eine Subtraktion und/oder eine Addition miteinander verknüpft werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten elektromagnetischen Pulse (31, 31') der ersten Lichtpulssequenz (30) mit einer ersten Amplitudefunktion moduliert werden, insbesondere dass die ersten elektromagnetischen Pulse (31, 31') gruppenweise unterschiedliche Amplituden aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten elektromagnetischen Pulse (41, 41') der zweiten Lichtpulssequenz (40) mit einer zweiten Amplitudefunktion moduliert werden, insbesondere dass die zweiten elektromagnetischen Pulse (41, 41') gruppenweise unterschiedliche Amplituden aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Amplitudefunktion ungleich der zweiten Amplitudefunktion ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der ersten elektromagnetischen Pulse (31, 31') mit unterschiedlichen Wellenlängen emittiert werden, insbesondere dass zumindest zwei der zweiten elektromagnetischen Pulse (41, 41') mit unterschiedlichen Wellenlängen emittiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten elektromagnetischen Pulse (31, 31') der ersten Lichtpulssequenz (30) und/oder die zweiten elektromagnetischen Pulse (41, 41') der zweiten Lichtpulssequenz (40) kodiert werden, insbesondere dass die ersten elektromagnetischen Pulse (31, 31') und/oder die zweiten elektromagnetischen Pulse (41, 41') mit einer Signalsequenz kodiert werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplituden und/oder die Wellenlängen der ersten elektromagnetischen Pulse (31, 31') und/oder der zweiten elektromagnetischen Pulse (41, 41') mit einer Signalsequenz kodiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalsequenz wenigstens eine der Folgenden ist: ein Golay Code, ein orthogonaler Golay-Code, ein Barker Code oder eine M-Sequenz.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder zweiten elektromagnetischen Pulse (41, 41') mit einer Dauer von 1 ns bis 1 μs, insbesondere 5 μs bis 40 μs emittiert werden, insbesondere dass die ersten und/oder zweiten elektromagnetischen Pulse (41, 41') mit einer Wellenlänge zwischen 200 nm bis 1600 nm, insbesondere zwischen 600 nm und 950 nm oder zwischen 1000 nm und 1200 nm, emittiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Lichtquelle (20) in der ersten bzw. zweiten Lichtpulssequenz (40) zwischen 16 bis 32768 erste bzw. zweite elektromagnetische Pulse (41, 41') emittiert werden, besonders bevorzugt, dass die ersten und/oder zweiten elektromagnetischen Pulse (41, 41') mit einer Wiederholungsrate zwischen 1 kHz bis 10 MHz, insbesondere 100 kHz bis 500 kHz emittiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtpulssequenz (30) ein Dauerstrich-Lichtpuls ist und die wenigstens zwei ersten elektromagnetischen Pulse (31, 31') durch Amplitudenmodulation der ersten Lichtpulssequenz (30) erzeugt werden, insbesondere dass die zweite Lichtpulssequenz (40) ein Dauerstrich-Lichtpuls ist und die wenigstens zwei zweiten elektromagnetischen Pulse (41, 41') durch Amplitudenmodulation der zweiten Lichtpulssequenz (40) erzeugt werden.
Vorrichtung (10) zur photoakustischen Generierung einer Abbildung (100), mit einer Lichtquelle (20), zumindest einem Lichtleiter (21) und zumindest einem akustischen Wandler (25), wobei mittels der Lichtquelle (20) wenigstens eine erste Lichtpulssequenz (30) generierbar ist und die erste Lichtpulssequenz (30) zumindest zwei erste elektromagnetische Pulse (31, 31') aufweist, mittels des Lichtleiters (21) die erste Lichtpulssequenz (30) derart auf ein zumindest teilweise absorbierendes Medium (50) leitbar ist, dass durch eine Absorption der ersten Lichtpulssequenz (30) in dem Medium (50) ein erster Wellenzug (35) generierbar ist, der erste Wellenzug (35) zumindest zwei erste akustische Wellen (36, 36') aufweist, und mittels des akustischen Wandlers (25) der erste Wellenzug (35) empfangbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Rechnereinheit (26) die erste Lichtpulssequenz (30) und der erste Wellenzug (35) zur Erzeugung der photoakustischen Abbildung (100) korrelierbar sind.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Lichtleiters (21) eine zweite Lichtpulssequenz (40) der Lichtquelle (20) auf das zumindest teilweise absorbierendes Medium (50) leitbar ist, wobei die zweite Lichtpulssequenz (40) zumindest zwei zweite elektromagnetische Pulse (41, 41') aufweist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (20) wenigstens ein Laser und/oder wenigstens eine Diode und/oder wenigstens eine Laserdiode ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens einer Laserdiode als Lichtquelle (20) die ersten und/oder zweiten elektromagnetischen Pulse (41, 41') eine Wellenlänge zwischen 600 nm und 950 nm aufweisen, insbesondere dass bei wenigstens einem Laser als Lichtquelle (20) die ersten und/oder zweiten elektromagnetischen Pulse (41, 41') eine Wellenlänge zwischen 1000 nm und 1200 nm aufweisen.
Vorrichtung (10) gemäß den Ansprüchen 15 bis 18, die nach einem der Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 14 betreibbar ist.