Principi fotoakustičnog snimanja

Principi fotoakustičnog snimanja

Fotoakustično snimanje (PAI) je tehnika medicinskog snimanja koja se kombiniraoptikai akustika za generiranje ultrazvučnih signala koristeći interakcijusvjetlos tkivom za dobivanje slika tkiva visoke rezolucije. Naširoko se koristi u biomedicinskim poljima, posebno u otkrivanju tumora, vaskularnoj snimanju, snimanju kože i drugim poljima.

Načelo:
1. Apsorpcija svjetlosti i toplinska ekspanzija: - fotoakustično snimanje koristi toplinski učinak proizveden apsorpcijom svjetlosti. Molekule pigmenta u tkivu (npr. Hemoglobin, melanin) apsorbiraju fotone (obično blizu infracrvene svjetlosti), koji se pretvaraju u toplinsku energiju, uzrokujući porast lokalnih temperatura.
2. Termička ekspanzija uzrokuje ultrazvuk: - Rast temperature dovodi do sitnog toplinskog širenja tkiva, što stvara tlačne valove (tj. Ultrazvuk).
3. Ultrazvučno otkrivanje: - Generirani ultrazvučni valovi šire se unutar tkiva, a ti signali su naknadno primljeni i zabilježeni ultrazvučnim senzorima (poput ultrazvučnih sondi).
4. Rekonstrukcija slike: Prikupljeni ultrazvučni signal izračunava se i obrađuje kako bi se obnovila struktura i funkcija slike tkiva, što može pružiti optičke apsorpcijske karakteristike tkiva. Prednosti fotoakustičnog snimanja: Visoki kontrast: fotoakustično snimanje oslanja se na karakteristike apsorpcije svjetlosti tkiva i različita tkiva (poput krvi, masti, mišića itd.), Imaju različite sposobnosti apsorbiranja svjetla, tako da može pružiti slike visokog kontrasta. Visoka rezolucija: Koristeći visoku prostornu rezoluciju ultrazvuka, fotoakustično snimanje može postići milimetar ili čak submilimetersku točnost snimanja. Neinvazivno: fotoakustično snimanje je neinvazivno, svjetlo i zvuk neće uzrokovati oštećenje tkiva, vrlo pogodno za ljudsku medicinsku dijagnozu. Sposobnost dubinske slike: U usporedbi s tradicionalnim optičkim slikama, fotoakustično snimanje može prodrijeti nekoliko centimetara ispod kože, što je pogodno za snimanje dubokog tkiva.

Prijava:
1. Vaskularno snimanje:-fotoakustično snimanje može otkriti svojstva hemoglobina koji apsorbiraju svjetlost u krvi, tako da može precizno prikazati strukturu i status oksigenacije krvnih žila za praćenje mikrocirkulacije i prosudbe bolesti.
2. Otkrivanje tumora: - Angiogeneza u tumorskim tkivima obično je izuzetno obilna, a fotoakustično snimanje može pomoći ranom otkrivanju tumora otkrivanjem abnormalnosti u vaskularnoj strukturi.
3. Funkcionalno snimanje: - fotoakustično snimanje može procijeniti opskrbu kisikom tkiva otkrivanjem koncentracije oksigenacije i deoksihemoglobina u tkivima, što je od velikog značaja za funkcionalno praćenje bolesti poput karcinoma i kardiovaskularne bolesti.
4. Slika kože: - Budući da je fotoakustično snimanje vrlo osjetljivo na površno tkivo, prikladno je za rano otkrivanje raka kože i analizu abnormalnosti kože.
5. Slika mozga: fotoakustično snimanje može dobiti informacije o cerebralnom protoku krvi na neinvazivan način za proučavanje bolesti mozga poput moždanog udara i epilepsije.

Izazovi i razvoja smjerova fotoakustičnog snimanja:
Izvor svjetlostiOdabir: Prodor svjetlosti različitih valnih duljina je različit, kako odabrati rezoluciju ravnoteže valne duljine i dubina prodora je izazov. Obrada signala: stjecanje i obrada ultrazvučnih signala zahtijevaju velike i točne algoritme, a razvoj tehnologije obnove slike je također presudan. Multimodalno snimanje: fotoakustično snimanje može se kombinirati s drugim modalitetima snimanja (poput MRI, CT, ultrazvučnih slika) kako bi se pružile sveobuhvatnije biomedicinske informacije.

Fotoakustično snimanje nova je i višenamjenska tehnologija biomedicinske slike, koja ima karakteristike visoke kontrasta, visoke rezolucije i neinvazivnog. S razvojem tehnologije, fotoakustično snimanje ima široke izglede za primjenu u medicinskoj dijagnozi, osnovnim istraživanjima biologije, razvoju lijekova i drugim poljima.