Принципи фотоакустичког снимања

Принципи фотоакустичког снимања

Фотоакустична слика (ПАИ) је медицинска техника снимања која комбинујеоптикаи акустика за генерисање ултразвучних сигнала коришћењем интеракције одсветлостиса ткивом за добијање слика ткива високе резолуције. Широко се користи у биомедицинским пољима, посебно у откривању тумора, васкуларном имиџингу, снимању коже и другим пољима.

принцип:
1. Апсорпција светлости и топлотна експанзија: – Фотоакустично снимање користи топлотни ефекат који настаје апсорпцијом светлости. Молекули пигмента у ткиву (нпр. хемоглобин, меланин) апсорбују фотоне (обично близу инфрацрвене светлости), који се претварају у топлотну енергију, узрокујући пораст локалних температура.
2. Топлотно ширење изазива ултразвук: – Пораст температуре доводи до малог топлотног ширења ткива, што производи таласе притиска (тј. ултразвук).
3. Ултразвучна детекција: – Генерисани ултразвучни таласи се шире унутар ткива, а ови сигнали се накнадно примају и снимају од стране ултразвучних сензора (као што су ултразвучне сонде).
4. Реконструкција слике: прикупљени ултразвучни сигнал се израчунава и обрађује да би се обновила структура и функција слике ткива, која може да обезбеди карактеристике оптичке апсорпције ткива. Предности фотоакустичног снимања: Висок контраст: Фотоакустичко снимање се ослања на карактеристике апсорпције светлости ткива, а различита ткива (као што су крв, масноћа, мишићи, итд.) имају различите способности да апсорбују светлост, тако да могу да обезбеде слике високог контраста. Висока резолуција: Користећи високу просторну резолуцију ултразвука, фотоакустична слика може постићи милиметарску или чак субмилиметарску тачност слике. Неинвазивно: Фотоакустично снимање је неинвазивно, светлост и звук неће изазвати оштећење ткива, веома погодно за људску медицинску дијагнозу. Могућност снимања дубине: У поређењу са традиционалним оптичким снимањем, фотоакустично снимање може продрети неколико центиметара испод коже, што је погодно за снимање дубоког ткива.

апликација:
1. Снимање крвних судова: – Фотоакустично снимање може открити својства хемоглобина у крви да апсорбује светлост, тако да може прецизно приказати структуру и статус оксигенације крвних судова за праћење микроциркулације и процену болести.
2. Детекција тумора: – Ангиогенеза у туморским ткивима је обично изузетно обилна, а фотоакустично снимање може помоћи у раном откривању тумора откривањем абнормалности у васкуларној структури.
3. Функционално снимање: – Фотоакустично снимање може проценити снабдевање ткива кисеоником детекцијом концентрације оксигенације и деоксихемоглобина у ткивима, што је од великог значаја за функционално праћење болести као што су рак и кардиоваскуларне болести.
4. Снимање коже: – Пошто је фотоакустично снимање веома осетљиво на површинско ткиво, погодно је за рано откривање рака коже и анализу абнормалности коже.
5. Снимање мозга: Фотоакустично снимање може добити информације о церебралном протоку крви на неинвазиван начин за проучавање болести мозга као што су мождани удар и епилепсија.

Изазови и правци развоја фотоакустичког снимања:
Извор светлостиизбор: Продирање светлости различитих таласних дужина је различито, како одабрати праву резолуцију баланса таласне дужине и дубину продирања је изазов. Обрада сигнала: Аквизиција и обрада ултразвучних сигнала захтевају велике брзине и тачне алгоритме, а развој технологије реконструкције слике је такође кључан. Мултимодално снимање: Фотоакустично снимање се може комбиновати са другим модалитетима снимања (као што су МРИ, ЦТ, ултразвучно снимање) како би се пружиле свеобухватније биомедицинске информације.

Фотоакустично снимање је нова и мултифункционална технологија биомедицинског снимања, која има карактеристике високог контраста, високе резолуције и неинвазивности. Са развојем технологије, фотоакустично снимање има широке изгледе за примену у медицинској дијагностици, основним биолошким истраживањима, развоју лекова и другим пољима.