Fotoakustik görüntülemenin prensipleri
Fotoakustik Görüntüleme (PAI), tıbbi görüntülemede kullanılan ve çeşitli yöntemleri birleştiren bir tekniktir.optikve akustik etkileşimini kullanarak ultrasonik sinyaller üretmek.ışıkDoku ile birlikte kullanılarak yüksek çözünürlüklü doku görüntüleri elde edilir. Biyomedikal alanlarda, özellikle tümör tespiti, damar görüntüleme, cilt görüntüleme ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Prensip:
1. Işık emilimi ve termal genleşme: – Fotoakustik görüntüleme, ışık emiliminin ürettiği termal etkiyi kullanır. Dokudaki pigment molekülleri (örneğin, hemoglobin, melanin) fotonları (genellikle yakın kızılötesi ışık) emer ve bu fotonlar ısı enerjisine dönüştürülerek yerel sıcaklıkların yükselmesine neden olur.
2. Isıl genleşme ultrasona neden olur: – Sıcaklık artışı, dokuda küçük termal genleşmeye yol açarak basınç dalgaları (yani ultrason) üretir.
3. Ultrasonik algılama: – Oluşturulan ultrasonik dalgalar doku içinde yayılır ve bu sinyaller daha sonra ultrasonik sensörler (örneğin ultrasonik problar) tarafından alınır ve kaydedilir.
4. Görüntü yeniden yapılandırma: Toplanan ultrasonik sinyal hesaplanır ve işlenerek dokunun yapı ve fonksiyon görüntüsü yeniden oluşturulur; bu da dokunun optik emilim özelliklerini sağlayabilir. Fotoakustik görüntülemenin avantajları: Yüksek kontrast: Fotoakustik görüntüleme, dokuların ışık emilim özelliklerine dayanır ve farklı dokular (kan, yağ, kas vb.) farklı ışık emilim yeteneklerine sahiptir, bu nedenle yüksek kontrastlı görüntüler sağlayabilir. Yüksek çözünürlük: Ultrasonun yüksek uzamsal çözünürlüğünü kullanarak, fotoakustik görüntüleme milimetre hatta milimetre altı görüntüleme doğruluğuna ulaşabilir. İnvaziv olmayan: Fotoakustik görüntüleme invaziv değildir, ışık ve ses doku hasarına neden olmaz, insan tıbbi teşhisi için çok uygundur. Derinlik görüntüleme yeteneği: Geleneksel optik görüntülemeye kıyasla, fotoakustik görüntüleme derinin birkaç santimetre altına nüfuz edebilir, bu da derin doku görüntüleme için uygundur.
Başvuru:
1. Damar görüntüleme: – Fotoakustik görüntüleme, kandaki hemoglobinin ışığı emme özelliklerini algılayabildiği için, mikro dolaşımı izlemek ve hastalıkları değerlendirmek amacıyla kan damarlarının yapısını ve oksijenlenme durumunu doğru bir şekilde gösterebilir.
2. Tümör tespiti: – Tümör dokularında anjiyogenez genellikle son derece yoğundur ve fotoakustik görüntüleme, vasküler yapıdaki anormallikleri tespit ederek tümörlerin erken teşhisine yardımcı olabilir.
3. Fonksiyonel görüntüleme: – Fotoakustik görüntüleme, dokulardaki oksijenlenme ve deoksihemoglobin konsantrasyonunu tespit ederek dokuların oksijen tedarikini değerlendirebilir; bu da kanser ve kardiyovasküler hastalık gibi hastalıkların fonksiyonel takibi için büyük önem taşır.
4. Cilt görüntüleme: – Fotoakustik görüntüleme yüzeysel dokulara karşı çok hassas olduğundan, cilt kanserinin erken teşhisi ve cilt anormalliklerinin analizi için uygundur.
5. Beyin görüntüleme: Fotoakustik görüntüleme, inme ve epilepsi gibi beyin hastalıklarının incelenmesi için invaziv olmayan bir şekilde serebral kan akışı bilgisi elde edebilir.
Fotoakustik görüntülemenin zorlukları ve gelişim yönleri:
Işık kaynağıSeçim: Farklı dalga boylarının ışık penetrasyonu farklıdır; çözünürlük ve penetrasyon derinliği arasında denge kuracak doğru dalga boyunu seçmek zorlu bir iştir. Sinyal işleme: Ultrasonik sinyallerin elde edilmesi ve işlenmesi yüksek hızlı ve doğru algoritmalar gerektirir ve görüntü yeniden yapılandırma teknolojisinin geliştirilmesi de çok önemlidir. Çok modlu görüntüleme: Fotoakustik görüntüleme, daha kapsamlı biyomedikal bilgiler sağlamak için diğer görüntüleme yöntemleriyle (örneğin MRI, BT, ultrason görüntüleme) birleştirilebilir.
Fotoakustik görüntüleme, yüksek kontrast, yüksek çözünürlük ve invaziv olmama özelliklerine sahip yeni ve çok fonksiyonlu bir biyomedikal görüntüleme teknolojisidir. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte, fotoakustik görüntülemenin tıbbi teşhis, temel biyoloji araştırmaları, ilaç geliştirme ve diğer alanlarda geniş uygulama potansiyeli bulunmaktadır.
Yayın tarihi: 23 Eylül 2024