Fotoakustik görüntüleme prensipleri

Fotoakustik görüntüleme prensipleri

Fotoakustik Görüntüleme (PAI), aşağıdakileri birleştiren bir tıbbi görüntüleme tekniğidir:optikve akustik, etkileşimi kullanarak ultrasonik sinyaller üretmek içinışıkDoku ile yüksek çözünürlüklü doku görüntüleri elde etmek için kullanılır. Biyomedikal alanlarda, özellikle tümör tespiti, vasküler görüntüleme, cilt görüntüleme ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılır.

İlke:
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 bunlar ısı enerjisine dönüştürülerek yerel sıcaklıkların yükselmesine neden olur.
2. Isıl genleşme ultrasona neden olur: – Sıcaklık artışı dokuda küçük ısıl genleşmelere yol açar, bu da basınç dalgaları (yani ultrason) üretir.
3. Ultrasonik algılama: – Üretilen ultrasonik dalgalar doku içerisinde yayılır ve bu sinyaller daha sonra ultrasonik sensörler (örneğin ultrasonik problar) tarafından alınır ve kaydedilir.
4. Görüntü yeniden yapılandırma: Toplanan ultrasonik sinyal, dokunun optik emilim özelliklerini sağlayabilen yapı ve işlev görüntüsünü yeniden oluşturmak için hesaplanır ve işlenir. Fotoakustik görüntülemenin avantajları: Yüksek kontrast: Fotoakustik görüntüleme, dokuların ışık emilim özelliklerine dayanır ve farklı dokular (kan, yağ, kas vb. gibi) ışığı emme konusunda farklı yeteneklere sahiptir, bu nedenle yüksek kontrastlı görüntüler sağlayabilir. Yüksek çözünürlük: Ultrasonun yüksek mekansal çözünürlüğünü kullanan fotoakustik görüntüleme, milimetre hatta milimetre altı görüntüleme doğruluğuna ulaşabilir. İnvaziv olmayan: Fotoakustik görüntüleme invaziv olmayan bir yöntemdir, ışık ve ses doku hasarına neden olmaz ve insan tıbbi teşhisi için çok uygundur. Derinlik görüntüleme yeteneği: Geleneksel optik görüntüleme ile karşılaştırıldığında, fotoakustik görüntüleme cildin birkaç santimetre altına nüfuz edebilir, bu da derin doku görüntüleme için uygundur.

Başvuru:
1. Vasküler görüntüleme: – Fotoakustik görüntüleme, kandaki hemoglobinin ışık emici özelliklerini tespit edebilir, böylece mikro dolaşımı izlemek ve hastalıkları değerlendirmek için kan damarlarının yapısını ve oksijenasyon durumunu doğru bir şekilde gösterebilir.
2. Tümör tespiti: – Tümör dokularında anjiyogenez genellikle oldukça fazladır ve fotoakustik görüntüleme, vasküler yapıdaki anormallikleri tespit ederek tümörlerin erken teşhisine yardımcı olabilir.
3. Fonksiyonel görüntüleme: – Fotoakustik görüntüleme, dokulardaki oksijenasyon ve deoksihemoglobin konsantrasyonunu tespit ederek dokuların oksijen arzını değerlendirebilir; bu da kanser ve kardiyovasküler hastalıklar gibi hastalıkların fonksiyonel izlenmesi için büyük önem taşır.
4. Cilt görüntüleme: – Fotoakustik görüntüleme yüzeysel dokuya karşı çok hassas olduğundan, cilt kanserinin erken teşhisi ve cilt anormalliklerinin analizi için uygundur.
5. Beyin görüntüleme: Fotoakustik görüntüleme, felç ve epilepsi gibi beyin hastalıklarının incelenmesi için beyin kan akışı bilgilerini invaziv olmayan bir şekilde elde edebilir.

Fotoakustik görüntülemenin zorlukları ve gelişim yönleri:
Işık kaynağıSeçim: Farklı dalga boylarının ışık penetrasyonu farklıdır, doğru dalga boyu dengesi, çözünürlük ve penetrasyon derinliğinin nasıl seçileceği zorlu bir iştir. Sinyal işleme: Ultrasonik sinyallerin elde edilmesi ve işlenmesi yüksek hızlı ve hassas algoritmalar gerektirir ve görüntü yeniden yapılandırma teknolojisinin geliştirilmesi de hayati önem taşır. Çok modlu görüntüleme: Fotoakustik görüntüleme, daha kapsamlı biyomedikal bilgiler sağlamak için diğer görüntüleme yöntemleriyle (MRI, BT, ultrason görüntüleme gibi) birleştirilebilir.

Fotoakustik görüntüleme, yüksek kontrast, yüksek çözünürlük ve invaziv olmayan özelliklere sahip yeni ve çok işlevli bir biyomedikal görüntüleme teknolojisidir. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte, fotoakustik görüntüleme tıbbi teşhis, temel biyoloji araştırmaları, ilaç geliştirme ve diğer alanlarda geniş uygulama olanaklarına sahiptir.