Fotoakustik görüntülemenin ilkeleri

Fotoakustik görüntülemenin ilkeleri

Fotoakustik Görüntüleme (PAI), bir tıbbi görüntüleme tekniğidir.optikve akustik arasındaki etkileşimi kullanarak ultrasonik sinyaller üretmek içinışıkYüksek çözünürlüklü doku görüntüleri elde etmek için doku ile. Biyomedikal alanlarda özellikle tümör tespiti, damar görüntüleme, cilt görüntüleme ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

İlke:
1. Işık emilimi ve termal genleşme: – Fotoakustik görüntüleme, ışık emiliminin ürettiği termal etkiyi kullanır. Dokudaki pigment molekülleri (örn. hemoglobin, melanin) fotonları (genellikle yakın kızılötesi ışık) emer ve bunlar ısı enerjisine dönüştürülerek yerel sıcaklıkların yükselmesine neden olur.
2. Termal genleşme ultrasona neden olur: – Sıcaklık artışı dokuda küçük termal genleşmeye neden olur ve bu da basınç dalgaları (yani ultrason) üretir.
3. Ultrasonik algılama: – Oluşturulan ultrasonik dalgalar doku içinde yayılır ve bu sinyaller daha sonra ultrasonik sensörler (ultrasonik problar gibi) tarafından alınır ve kaydedilir.
4. Görüntünün yeniden yapılandırılması: Toplanan ultrasonik sinyal, dokunun optik absorpsiyon özelliklerini sağlayabilen, dokunun yapısını ve fonksiyon görüntüsünü yeniden oluşturmak için hesaplanır ve işlenir. Fotoakustik görüntülemenin avantajları: Yüksek kontrast: Fotoakustik görüntüleme, dokuların ışık emme özelliklerine dayanır ve farklı dokuların (kan, yağ, kas vb.) ışığı emme konusunda farklı yetenekleri vardır, dolayısıyla yüksek kontrastlı görüntüler sağlayabilir. Yüksek çözünürlük: Ultrasonun yüksek uzaysal çözünürlüğünü kullanan fotoakustik görüntüleme, milimetre ve hatta milimetrenin altında görüntüleme doğruluğu sağlayabilir. Non-invaziv: Fotoakustik görüntüleme invaziv değildir, ışık ve ses doku hasarına neden olmaz, insan tıbbi teşhisi için çok uygundur. Derinlik görüntüleme yeteneği: Geleneksel optik görüntülemeyle karşılaştırıldığında, fotoakustik görüntüleme, derin doku görüntüleme için uygun olan derinin birkaç santimetre altına nüfuz edebilir.

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

Fotoakustik görüntülemenin zorlukları ve gelişim yönleri:
Işık kaynağıseçimi: Farklı dalga boylarındaki ışık nüfuzu farklıdır; doğru dalga boyu dengesi çözünürlüğünün ve nüfuz derinliğinin nasıl seçileceği 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. Multimodal görüntüleme: Fotoakustik görüntüleme, daha kapsamlı biyomedikal bilgi sağlamak için diğer görüntüleme yöntemleriyle (MRI, CT, ultrason görüntüleme gibi) birleştirilebilir.

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