Foto akustik görüntüleme prensipleri

Foto akustik görüntüleme prensipleri

Foto akustik 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 artmasına neden olur.
2. Isıl genleşme ses ötesi sese neden olur: – Sıcaklık artışı dokuda ufak ısıl genleşmelere neden olur, bu da basınç dalgaları (ses ötesi ses) üretir.
3. Ultrasonik algılama: – Üretilen ultrasonik dalgalar doku içerisinde yayılır ve bu sinyaller daha sonra ultrasonik sensörler (ultrasonik problar gibi) tarafından alınır ve kaydedilir.
4. Görüntü yeniden yapılandırma: Toplanan ultrasonik sinyal, dokunun optik emilim özelliklerini sağlayabilen doku yapısını 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 kullanarak, fotoakustik görüntüleme milimetre veya hatta milimetrenin altındaki 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 görüntüleme ile karşılaştırıldığında, fotoakustik görüntüleme derinin 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 görüntüleyebilir.
2. Tümör tespiti: – Tümör dokularında anjiyogenez genellikle son derece fazladır ve fotoakustik görüntüleme, vasküler yapıdaki anormallikleri tespit ederek tümörlerin erken tespitine yardımcı olabilir.
3. Fonksiyonel görüntüleme: – Fotoakustik görüntüleme, dokulardaki oksijenasyon ve deoksihemoglobin konsantrasyonunu tespit ederek dokuların oksijen teminini değerlendirebilir; bu, kanser ve kardiyovasküler hastalık 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 akımı bilgisinin invaziv olmayan bir şekilde elde edilmesini sağlayabilir.

Fotoakustik görüntülemenin zorlukları ve gelişim yönleri:
Işık kaynağıSeçim: Farklı dalga boylarının ışık penetrasyonu farklıdır, doğru dalga boyu dengesi çözünürlüğünü ve penetrasyon derinliğini seçmek bir zorluktur. Sinyal işleme: Ultrasonik sinyallerin edinimi ve işlenmesi yüksek hızlı ve doğru algoritmalar gerektirir ve görüntü yeniden yapılandırma teknolojisinin geliştirilmesi de hayati önem taşır. Çok modlu görüntüleme: Foto akustik görüntüleme, daha kapsamlı biyomedikal bilgiler sağlamak için diğer görüntüleme modaliteleriyle (MRI, BT, ultrason görüntüleme gibi) birleştirilebilir.

Foto akustik görüntüleme, yüksek kontrast, yüksek çözünürlük ve invaziv olmayan özelliklere sahip yeni ve çok işlevli bir biyomedikal görüntüleme teknolojisidir. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte, foto akustik görüntüleme tıbbi teşhis, temel biyoloji araştırması, ilaç geliştirme ve diğer alanlarda geniş uygulama beklentilerine sahiptir.