Der photoakustische Effekt ist ein seit langem bekanntes Phänomen, das die Wechselwirkungen zwischen Materie und elektromagnetischer Strahlung umfasst, die zur Entstehung von Ultraschallwellen nach lokaler Absorption von elektromagnetischer Strahlung führen. Inzwischen wird dieses physikalische Phänomen zur optoakustischen Abbildung genutzt. Typischerweise wird gepulste infrarote Strahlung in ein Objekt eingekoppelt, und die generierten Ultraschallwellen werden von einem Einzelelementwandler bzw. Array empfangen, um die lokale Verteilung der optischen Absorption zu rekonstruieren – entweder mit Hilfe eines eindimensionalen Datenmodells oder mit tomographischen Verfahren. Die optoakustische Abbildung ist für medizinische Fragestellungen interessant, weil biologische Gewebe unterschiedliche Absorptionseigenschaften zeigen. Insbesondere konnte für das physiologisch vorkommende Hämoglobin gezeigt werden, dass dessen Absorptionskoeffizient nicht nur von der Wellenlänge, sondern auch vom Oxygenierungszustand abhängt. Die Abbildung der Vaskularisierung bzw. Blutoxygenierung ist z. B. bei der Tumordetektion bzw. bei neurologischen Fragestellungen von Interesse. Im Vergleich zu reinen optischen Verfahren ist ein optoakustisches Abbildungsverfahren detektorseitig nicht durch die in biologischen Geweben ausgeprägte optische Streuung limitiert. Im Vergleich zu klassischen Puls-Echo-Ultraschallverfahren kann zudem ein höherer Kontrast erzielt werden, weil die Amplitude der Ultraschallsignale von der optischen Absorption und nicht von Änderungen der akustischen Impedanz abhängt. Da der Kontrastmechanismus eines optoakustischen Abbildungsverfahrens auf molekularer Ebene stattfindet (z. B. Porphyrine im Fall des Hämoglobin) und von der biologischen Zellfunktion abhängig ist (z. B. Verhältnis von Oxy-Hb / Desoxy-Hb vom Sauerstoffverbrauch), können optoakustische Abbildungsverfahren in den Bereich der molekularen und funktionellen Bildgebung eingeordnet werden. Letzteres kann Möglichkeiten zum Einsatz von nicht-physiologischen Metaboliten bieten (z. B. Nanopartikel, [20]), wobei die limitierte Eindringtiefe eines optoakustischen Abbildungsverfahrens den Einsatz auf oberflächennahe Organe beschränken wird [21].

Schlüsselwörter: Photoakustik, Optoakustik, Absorption, Streuung, Ultraschall, medizinische Bildgebung