Prinċipji ta' immaġini fotoakustiċi

Prinċipji ta' immaġini fotoakustiċi

Photoacoustic Imaging (PAI) hija teknika ta 'immaġini mediċi li tgħaqqadottikau akustika biex jiġġeneraw sinjali ultrasoniċi bl-użu ta ' l-interazzjoni tadawlb'tessut biex tikseb immaġini tat-tessut b'riżoluzzjoni għolja. Huwa użat ħafna f'oqsma bijomediċi, speċjalment fl-iskoperta tat-tumur, immaġini vaskulari, immaġini tal-ġilda u oqsma oħra.

Prinċipju:
1. Assorbiment tad-dawl u espansjoni termali: – L-immaġini fotoakustiċi juża l-effett termali prodott mill-assorbiment tad-dawl. Il-molekuli tal-pigment fit-tessut (eż., emoglobina, melanin) jassorbu fotoni (ġeneralment dawl infra-aħmar qrib), li huma kkonvertiti f'enerġija tas-sħana, li jikkawżaw temperaturi lokali jogħlew.
2. L-espansjoni termali tikkawża ultrasound: – Żieda fit-temperatura twassal għal espansjoni termali ċkejkna tat-tessut, li tipproduċi mewġ tal-pressjoni (jiġifieri ultrasound).
3. Sejbien ultrasoniku: – Il-mewġ ultrasoniku ġġenerat jippropaga fit-tessut, u dawn is-sinjali sussegwentement jiġu riċevuti u rreġistrati minn sensuri ultrasoniċi (bħal sondi ultrasoniċi).
4. Rikostruzzjoni ta 'l-immaġni: is-sinjal ultrasoniku miġbur huwa kkalkulat u pproċessat biex terġa' tinbena l-istruttura u l-immaġni tal-funzjoni tat-tessut, li tista 'tipprovdi l-karatteristiċi ta' assorbiment ottiku tat-tessut. Vantaġġi ta 'l-immaġini fotoakustiċi: Kuntrast għoli: L-immaġini fotoakustiċi tiddependi fuq il-karatteristiċi ta' assorbiment tad-dawl tat-tessuti, u tessuti differenti (bħal demm, xaħam, muskoli, eċċ.) għandhom abbiltajiet differenti biex jassorbu d-dawl, u għalhekk jistgħu jipprovdu immaġini b'kuntrast għoli. Riżoluzzjoni għolja: Bl-użu tar-riżoluzzjoni spazjali għolja tal-ultrasound, l-immaġini fotoakustiċi jistgħu jiksbu preċiżjoni tal-immaġini millimetrika jew saħansitra sub-millimetrika. Mhux invażiv: L-immaġini fotoakustiċi mhumiex invażivi, id-dawl u l-ħoss mhux se jikkawżaw ħsara fit-tessuti, adattati ħafna għad-dijanjosi medika tal-bniedem. Kapaċità ta 'l-immaġini fil-fond: Meta mqabbla ma' immaġini ottiċi tradizzjonali, l-immaġini fotoakustiċi jistgħu jippenetraw diversi ċentimetri taħt il-ġilda, li hija adattata għal immaġini tat-tessuti fil-fond.

Applikazzjoni:
1. Immaġini vaskulari: - Immaġini fotoakustiċi jistgħu jiskopru l-proprjetajiet li jassorbu d-dawl ta 'l-emoglobina fid-demm, sabiex ikun jista' juri b'mod preċiż l-istruttura u l-istatus ta 'ossiġenazzjoni tal-vini tad-demm għall-monitoraġġ tal-mikroċirkolazzjoni u l-ġudizzju tal-mard.
2. Sejbien tat-tumur: – L-anġjoġenesi fit-tessuti tat-tumur hija ġeneralment estremament abbundanti, u l-immaġini fotoakustiċi jistgħu jgħinu l-iskoperta bikrija tat-tumuri billi jiskopru anormalitajiet fl-istruttura vaskulari.
3. Immaġini funzjonali: – Immaġini fotoakustiċi jistgħu jivvalutaw il-provvista ta 'ossiġnu tat-tessuti billi jiskopru l-konċentrazzjoni ta' ossiġenazzjoni u deoxyhemoglobin fit-tessuti, li hija ta 'sinifikat kbir għall-monitoraġġ funzjonali ta' mard bħall-kanċer u l-mard kardjovaskulari.
4. Immaġini tal-ġilda: – Minħabba li l-immaġni fotoakustika hija sensittiva ħafna għat-tessut superfiċjali, hija adattata għal skoperta bikrija ta 'kanċer tal-ġilda u analiżi ta' anormalitajiet tal-ġilda.
5. Immaġini tal-moħħ: Immaġini fotoakustiċi jistgħu jiksbu informazzjoni dwar il-fluss tad-demm ċerebrali b'mod mhux invażiv għall-istudju ta 'mard tal-moħħ bħal puplesija u epilessija.

Sfidi u direzzjonijiet ta' żvilupp ta' immaġini fotoakustiċi:
Sors tad-dawlgħażla: Il-penetrazzjoni tad-dawl ta 'wavelengths differenti hija differenti, kif tagħżel ir-riżoluzzjoni tal-bilanċ tal-wavelength t-tajba u l-fond tal-penetrazzjoni hija sfida. Ipproċessar tas-sinjal: L-akkwist u l-ipproċessar ta 'sinjali ultrasoniċi jeħtieġu algoritmi ta' veloċità għolja u preċiżi, u l-iżvilupp tat-teknoloġija tar-rikostruzzjoni tal-immaġni huwa wkoll kruċjali. Immaġini multimodali: Immaġini fotoakustiċi jistgħu jiġu kkombinati ma 'modalitajiet oħra ta' immaġini (bħal MRI, CT, immaġini bl-ultrasound) biex jipprovdu informazzjoni bijomedika aktar komprensiva.

L-immaġini fotoakustiċi hija teknoloġija tal-immaġini bijomedika ġdida u multifunzjonali, li għandha l-karatteristiċi ta 'kuntrast għoli, riżoluzzjoni għolja u mhux invażiva. Bl-iżvilupp tat-teknoloġija, l-immaġini fotoakustiċi għandha prospetti wiesgħa ta 'applikazzjoni fid-dijanjosi medika, ir-riċerka bażika tal-bijoloġija, l-iżvilupp tad-droga u oqsma oħra.