SIGNIFICANCE Collagen is a basic component of many tissues such as tendons, muscles, and skin, and its imaging helps diagnose and monitor treatments in a variety of fields, including orthopedics. However, due to the overlapping peaks of the absorption spectrum with water in the short-wave infrared region (SWIR), it is difficult to select an optimal wavelength and obtain the photoacoustic (PA) image for collagen-based tissues. Therefore, an additional approach to selecting the proper wavelength is needed. AIM The aim of this study is to derive an effective PA absorption spectrum of collagen to select the optimal wavelength for high-sensitive PA imaging (PAI). APPROACH We measure the absorption spectrum by acquiring the PA signal from various collagen-based samples. To derive an effective PA absorption spectrum in the SWIR band, the following two parameters should be considered: (1) the laser excitation for generating the PA signal and (2) the absorption spectrum for water in the SWIR band. This molecular intrinsic property suggests the optimal wavelength for high-sensitive PAI of collagen-based samples. RESULTS PA absorption spectral peaks of collagen were found at wavelengths of 1200, 1550, and 1700 nm. Thereby, the PA signal increased by up to five times compared with the wavelength commonly used in collagen PAI. We applied a pulsed fiber laser with a center wavelength of 1560 nm, and the three-dimensional PA image of a collagen patch was obtained. CONCLUSIONS The effective PA absorption spectrum contributes to the improvement of the PA image sensitivity by presenting the optimal wavelength of the target samples.

中文翻译：

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用于基于胶原的组织成像的有效光声吸收光谱。

意义 胶原蛋白是许多组织（如肌腱、肌肉和皮肤）的基本组成部分，其成像有助于诊断和监测包括骨科在内的各个领域的治疗。然而，由于吸收光谱与水在短波红外区域 (SWIR) 的重叠峰，难以选择最佳波长并获得基于胶原的组织的光声 (PA) 图像。因此，需要一种额外的方法来选择合适的波长。目的 本研究的目的是获得胶原蛋白的有效 PA 吸收光谱，以选择用于高灵敏度 PA 成像 (PAI) 的最佳波长。方法我们通过从各种基于胶原蛋白的样品中获取 PA 信号来测量吸收光谱。为了获得 SWIR 波段的有效 PA 吸收光谱，应考虑以下两个参数：(1) 产生 PA 信号的激光激发和 (2) SWIR 波段中水的吸收光谱。这种分子内在特性表明了基于胶原蛋白样品的高灵敏度 PAI 的最佳波长。结果 在 1200、1550 和 1700 nm 波长处发现了胶原蛋白的 PA 吸收光谱峰。因此，与胶原蛋白 PAI 中常用的波长相比，PA 信号增加了多达五倍。我们应用中心波长为 1560 nm 的脉冲光纤激光器，获得了胶原蛋白贴片的三维 PA 图像。结论 有效 PA 吸收光谱通过呈现目标样品的最佳波长有助于改善 PA 图像灵敏度。(1) 产生 PA 信号的激光激发和 (2) SWIR 波段中水的吸收光谱。这种分子内在特性表明了基于胶原蛋白样品的高灵敏度 PAI 的最佳波长。结果 在 1200、1550 和 1700 nm 波长处发现了胶原蛋白的 PA 吸收光谱峰。因此，与胶原蛋白 PAI 中常用的波长相比，PA 信号增加了多达五倍。我们应用中心波长为 1560 nm 的脉冲光纤激光器，获得了胶原蛋白贴片的三维 PA 图像。结论 有效 PA 吸收光谱通过呈现目标样品的最佳波长有助于改善 PA 图像灵敏度。(1) 用于产生 PA 信号的激光激发和 (2) SWIR 波段中水的吸收光谱。这种分子内在特性表明了基于胶原蛋白样品的高灵敏度 PAI 的最佳波长。结果 在 1200、1550 和 1700 nm 波长处发现了胶原蛋白的 PA 吸收光谱峰。因此，与胶原蛋白 PAI 中常用的波长相比，PA 信号增加了多达五倍。我们应用中心波长为 1560 nm 的脉冲光纤激光器，获得了胶原蛋白贴片的三维 PA 图像。结论 有效 PA 吸收光谱通过呈现目标样品的最佳波长有助于改善 PA 图像灵敏度。这种分子内在特性表明了基于胶原蛋白样品的高灵敏度 PAI 的最佳波长。结果 在 1200、1550 和 1700 nm 波长处发现了胶原蛋白的 PA 吸收光谱峰。因此，与胶原蛋白 PAI 中常用的波长相比，PA 信号增加了多达五倍。我们应用中心波长为 1560 nm 的脉冲光纤激光，获得了胶原蛋白贴片的三维 PA 图像。结论 有效 PA 吸收光谱通过呈现目标样品的最佳波长有助于改善 PA 图像灵敏度。这种分子内在特性表明了基于胶原蛋白样品的高灵敏度 PAI 的最佳波长。结果 在 1200、1550 和 1700 nm 波长处发现了胶原蛋白的 PA 吸收光谱峰。因此，与胶原蛋白 PAI 中常用的波长相比，PA 信号增加了多达五倍。我们应用中心波长为 1560 nm 的脉冲光纤激光器，获得了胶原蛋白贴片的三维 PA 图像。结论 有效 PA 吸收光谱通过呈现目标样品的最佳波长有助于改善 PA 图像灵敏度。与胶原蛋白 PAI 中常用的波长相比，PA 信号最多增加了五倍。我们应用中心波长为 1560 nm 的脉冲光纤激光器，获得了胶原蛋白贴片的三维 PA 图像。结论 有效 PA 吸收光谱通过呈现目标样品的最佳波长有助于改善 PA 图像灵敏度。与胶原蛋白 PAI 中常用的波长相比，PA 信号最多增加了五倍。我们应用中心波长为 1560 nm 的脉冲光纤激光器，获得了胶原蛋白贴片的三维 PA 图像。结论 有效 PA 吸收光谱通过呈现目标样品的最佳波长有助于改善 PA 图像灵敏度。