Fotoakustik görüntüleme ilkeleri

Fotoakustik görüntüleme ilkeleri

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

Prensip:
1. Işık emilimi ve termal genleşme: - Fotoakustik görüntüleme, ışık emilimi ile üretilen termal etkiyi kullanır. Dokudaki pigment molekülleri (örn. Hemoglobin, melanin), ısı enerjisine dönüştürülen ve lokal sıcaklıkların yükselmesine neden olan fotonları (genellikle kızılöteye yakın ışık) emer.
2. Termal genleşme ultrasona neden olur: - Sıcaklık artışı, basınç dalgaları (yani ultrason) üreten dokunun küçük termal genişlemesine yol açar.
3. Ultrasonik tespit: - Üretilen ultrasonik dalgalar doku içinde yayılır ve bu sinyaller daha sonra ultrasonik sensörler (ultrasonik problar gibi) tarafından alınır ve kaydedilir.
4. Görüntü Yeniden Yapılandırma: Toplanan ultrasonik sinyal, dokunun optik absorpsiyon özelliklerini sağlayabilen dokunun yapısını ve fonksiyon görüntüsünü yeniden inşa etmek için hesaplanır ve işlenir. Fotoakustik görüntülemenin avantajları: Yüksek kontrast: Fotoakustik görüntüleme, dokuların ışık emme özelliklerine dayanır ve farklı dokular (kan, yağ, kas, vb.) Işığı emmek için farklı yeteneklere sahiptir, böylece yüksek kontrastlı görüntüler sağlayabilir. Yüksek çözünürlük: Ultrasonun yüksek uzamsal çözünürlüğünü kullanarak, fotoakustik görüntüleme milimetre hatta milimetre altındaki görüntüleme doğruluğunu sağlayabilir. İnvaziv olmayan: Fotoakustik görüntüleme invaziv değildir, ışık ve ses, insan tıbbi tanısı için çok uygun olan doku hasarına neden olmaz. Derinlik görüntüleme kapasitesi: Geleneksel optik görüntüleme ile karşılaştırıldığında, fotoakustik görüntüleme, derin doku görüntüleme için uygun olan cildin altına birkaç santimetre nüfuz edebilir.

Başvuru:
1. Vasküler görüntüleme:-Fotoakustik görüntüleme, kandaki hemoglobinin ışık emici özelliklerini tespit edebilir, böylece mikroskirkülasyonu izlemek ve hastalıkları değerlendirmek için kan damarlarının yapısını ve oksijenasyon durumunu doğru bir şekilde gösterebilir.
2. Tümör Tespiti: - Tümör dokularında anjiyogenez genellikle son derece boldur ve fotoakustik görüntüleme, vasküler yapıda anormallikleri tespit ederek tümörlerin erken saptanmasına yardımcı olabilir.
3. Fonksiyonel Görüntüleme: - Fotoakustik görüntüleme, kanser ve kardiyovasküler hastalık gibi hastalıkların fonksiyonel izlenmesi için büyük anlamlı olan dokularda oksijenasyon ve deoksihemoglobin konsantrasyonunu tespit ederek dokuların oksijen kaynağını değerlendirebilir.
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, inme ve epilepsi gibi beyin hastalıklarının incelenmesi için serebral kan akışı bilgilerini invaziv olmayan bir şekilde elde edebilir.

Fotoakustik görüntülemenin zorlukları ve geliştirme yönleri:
Işık kaynağıSeçim: Farklı dalga boylarının ışık penetrasyonu farklıdır, doğru dalga boyu denge çözünürlüğü ve penetrasyon derinliği nasıl seçilir. Sinyal İşleme: Ultrasonik sinyallerin edinilmesi ve işlenmesi yüksek hızlı ve doğru algoritmalar gerektirir ve görüntü yeniden yapılandırma teknolojisinin geliştirilmesi de çok önemlidir. Multimodal görüntüleme: Fotoakustik görüntüleme, daha kapsamlı biyomedikal bilgiler sağlamak için diğer görüntüleme yöntemleriyle (MRI, BT, Ultrason Görüntüleme gibi) birleştirilebilir.

Fotoakustik görüntüleme, yüksek kontrast, yüksek çözünürlüklü ve invaziv olmayan özelliklere sahip yeni ve çok fonksiyonlu bir biyomedikal görüntüleme teknolojisidir. Teknolojinin geliştirilmesiyle, fotoakustik görüntüleme tıbbi tanı, temel biyoloji araştırması, ilaç geliştirme ve diğer alanlarda geniş uygulama beklentisine sahiptir.