Principiile imaginii fotoacustice
Imagistica fotoacustică (PAI) este o tehnică de imagistică medicală care combinăopticăși acustică pentru a genera semnale cu ultrasunete folosind interacțiunea dintreaprindecu țesut pentru a obține imagini de țesuturi de înaltă rezoluție. Este utilizat pe scară largă în câmpurile biomedicale, în special în detectarea tumorii, imagistica vasculară, imagistica pielii și alte câmpuri.
Principiu:
1. Absorbția luminii și expansiunea termică: - Imagistica fotoacustică folosește efectul termic produs de absorbția luminii. Moleculele de pigment din țesut (de exemplu, hemoglobină, melanină) absoarbe fotoni (de obicei lumină aproape infraroșu), care sunt transformate în energie termică, determinând creșterea temperaturilor locale.
2. Expansiunea termică provoacă ecografie: - Creșterea temperaturii duce la o expansiune termică minusculă a țesutului, care produce unde de presiune (adică ecografie).
3. Detectarea ultrasonică: - Undele ultrasonice generate se propagă în țesut, iar aceste semnale sunt ulterior primite și înregistrate de senzori cu ultrasunete (cum ar fi sondele cu ultrasunete).
4. Reconstrucția imaginii: Semnalul ultrasonic colectat este calculat și procesat pentru a reconstrui structura și imaginea funcțională a țesutului, care poate oferi caracteristicile de absorbție optică a țesutului. Avantajele imagisticii fotoacustice: Contrast ridicat: Imagistica fotoacustică se bazează pe caracteristicile de absorbție a luminii țesuturilor și diferite țesuturi (cum ar fi sângele, grăsimile, mușchii etc.) au abilități diferite de a absorbi lumina, astfel încât să poată oferi imagini cu contrast ridicat. Rezoluție înaltă: Utilizarea rezoluției spațiale înalte a ultrasunetelor, imagisticii fotoacustice poate obține o precizie de imagistică milimetrică sau chiar sub-milimetrică. Non-invaziv: Imagistica fotoacustică este neinvazivă, ușoară și sunet nu va provoca leziuni țesuturi, foarte potrivite pentru diagnosticul medical uman. Capacitate de imagistică în profunzime: în comparație cu imagistica optică tradițională, imagistica fotoacustică poate pătrunde mai mulți centimetri sub piele, care este potrivită pentru imagistica țesuturilor profunde.
Aplicație:
1. Imagistica vasculară:-Imagistica fotoacustică poate detecta proprietățile absorbante de lumină ale hemoglobinei din sânge, astfel încât poate afișa cu exactitate structura și starea de oxigenare a vaselor de sânge pentru monitorizarea microcirculării și judecarea bolilor.
2. Detectarea tumorii: - Angiogeneza în țesuturile tumorale este de obicei extrem de abundentă, iar imagistica fotoacustică poate ajuta la detectarea precoce a tumorilor prin detectarea anomaliilor în structura vasculară.
3. Imagistica funcțională: - Imagistica fotoacustică poate evalua aprovizionarea cu oxigen de țesuturi, detectând concentrația de oxigenare și dezoxihemoglobină în țesuturi, ceea ce are o semnificație mare pentru monitorizarea funcțională a bolilor precum cancerul și bolile cardiovasculare.
4. Imagistica pielii: - Deoarece imagistica fotoacustică este foarte sensibilă la țesutul superficial, este potrivită pentru detectarea precoce a cancerului de piele și analiza anomaliilor pielii.
5. Imagistica creierului: Imagistica fotoacustică poate obține informații despre fluxul sanguin cerebral într-o manieră non-invazivă pentru studiul bolilor creierului, cum ar fi accidentul vascular cerebral și epilepsia.
Provocări și direcții de dezvoltare ale imagisticii fotoacustice:
Sursă de luminăSelecție: Penetrarea ușoară a diferitelor lungimi de undă este diferită, cum să alegeți rezoluția de echilibru de undă potrivită și adâncimea de penetrare este o provocare. Procesarea semnalului: achiziția și prelucrarea semnalelor cu ultrasunete necesită algoritmi de mare viteză și precisă, iar dezvoltarea tehnologiei de reconstrucție a imaginii este, de asemenea, crucială. Imagistica multimodală: imagistica fotoacustică poate fi combinată cu alte modalități imagistice (cum ar fi RMN, CT, imagistica cu ultrasunete) pentru a oferi informații biomedicale mai cuprinzătoare.
Imagistica fotoacustică este o tehnologie de imagistică biomedicală nouă și multifuncțională, care are caracteristicile de contrast ridicat, rezoluție ridicată și non-invazivă. Odată cu dezvoltarea tehnologiei, imagistica fotoacustică are perspective largi de aplicare în diagnosticul medical, cercetarea de bază a biologiei, dezvoltarea medicamentelor și alte domenii.
Timpul post: 23-2024 sept