A fotoakusztikus képalkotás alapelvei

A fotoakusztikus képalkotás alapelvei

A fotoakusztikus képalkotás (PAI) egy kombinált orvosi képalkotó technikaoptikaés akusztika ultrahang jelek előállításához afényszövetekkel, hogy nagy felbontású szövetképeket kapjanak. Széles körben használják az orvosbiológiai területeken, különösen a daganatok kimutatásában, az érrendszeri képalkotásban, a bőr képalkotásában és más területeken.

Alapelv:
1. A fényelnyelés és a termikus tágulás: - A fotoakusztikus képalkotás a fényelnyelés által előidézett termikus hatást használja. A szövetben lévő pigmentmolekulák (pl. Hemoglobin, melanin) felszívják a fotonokat (általában közel infravörös fényt), amelyek hőenergiává alakulnak, ami a helyi hőmérsékletek emelkedését okozza.
2. A termikus tágulás ultrahangot okoz: - A hőmérséklet -emelkedés a szövet apró hőtágulásához vezet, amely nyomáshullámokat eredményez (IE ultrahang).
3. ultrahangos kimutatás: - A generált ultrahangos hullámok terjednek a szövetben, és ezeket a jeleket később megkapják és ultrahangos érzékelőkkel rögzítik és rögzítik (például ultrahangos szondák).
4. kép rekonstrukciója: Az összegyűjtött ultrahangos jelet kiszámítják és feldolgozzák a szövet szerkezetének és funkciójának újjáépítésére, amely biztosítja a szövet optikai abszorpciós jellemzőit. A fotoakusztikus képalkotás előnyei: Nagy kontrasztú: A fotoakusztikus képalkotás a szövetek fényelnyelési jellemzőire támaszkodik, és a különféle szövetek (például vér, zsír, izom stb.) Különböző képességei vannak a fény felszívódására, így nagy kontrasztú képeket tud biztosítani. Nagy felbontás: Az ultrahang nagy térbeli felbontásának felhasználásával a fotoakusztikus képalkotás milliméter vagy akár almilliméter képalkotó pontosságot érhet el. Nem invazív: A fotoakusztikus képalkotás nem invazív, a fény és a hang nem okoz szövetkárosodást, ami nagyon alkalmas az emberi orvosi diagnózishoz. Mélység képalkotó képesség: A hagyományos optikai képalkotással összehasonlítva a fotoakusztikus képalkotás több centiméterre hatolhat a bőr alatt, ami alkalmas a mély szöveti képalkotáshoz.

Alkalmazás:
1. érrendszeri képalkotás:-A fotoakusztikus képalkotás képes kimutatni a vérben lévő hemoglobin fénycsökkentő tulajdonságait, így pontosan megjelenítheti az erek szerkezetét és oxigénellátási állapotát a mikrocirkuláció és a betegségek bírálására.
2. A daganatok kimutatása: - Az angiogenezis a tumorszövetekben általában rendkívül bőséges, és a fotoakusztikus képalkotás elősegítheti a daganatok korai kimutatását azáltal, hogy kimutatja az érrendszeri szerkezet rendellenességeit.
3. Funkcionális képalkotás: - A fotoakusztikus képalkotás felmérheti a szövetek oxigénellátását azáltal, hogy kimutatja az oxigénellátás és a dezoxihemoglobin koncentrációját a szövetekben, ami nagy jelentőséggel bír a betegségek, például a rák és a kardiovaszkuláris betegségek funkcionális monitorozásában.
4. Bőr képalkotás: - Mivel a fotoakusztikus képalkotás nagyon érzékeny a felületes szövetekre, alkalmas a bőrrák korai kimutatására és a bőr rendellenességeinek elemzésére.
5. Agyképző képalkotás: A fotoakusztikus képalkotás nem invazív módon kaphat agyi véráramlási információkat olyan agyi betegségek tanulmányozására, mint például a stroke és az epilepszia.

A fotoakusztikus képalkotás kihívásai és fejlesztési irányai:
FényforrásKiválasztás: A különböző hullámhosszúság fénypenetrációja eltérő, hogyan lehet kiválasztani a megfelelő hullámhossz -egyenleg felbontását és a penetrációs mélységet. Jelfeldolgozás: Az ultrahangos jelek megszerzése és feldolgozása nagysebességű és pontos algoritmusokat igényel, és a kép rekonstrukciós technológiájának fejlesztése szintén döntő jelentőségű. Multimodális képalkotás: A fotoakusztikus képalkotás kombinálható más képalkotó módszerekkel (például MRI, CT, ultrahang képalkotás), hogy átfogóbb orvosbiológiai információkat nyújtson.

A fotoakusztikus képalkotás egy új és többfunkcionális orvosbiológiai képalkotó technológia, amelynek jellemzői nagy kontraszt, nagy felbontású és nem invazív tulajdonságokkal rendelkeznek. A technológia fejlesztésével a fotoakusztikus képalkotás széles körű alkalmazási kilátással rendelkezik az orvosi diagnózisban, az alapvető biológiai kutatásokban, a gyógyszerfejlesztésben és más területeken.