Принципи на фотоакустична слика

Принципи на фотоакустична слика

Фотоакустична слика (PAI) е медицинска техника на снимање што се комбинираоптикаи акустика за генерирање на ултразвучни сигнали користејќи ја интеракцијата насветлинасо ткиво за да се добијат слики од ткиво со висока резолуција. Широко се користи во биомедицинските полиња, особено во откривањето тумори, васкуларните слики, сликите на кожата и други полиња.

Принцип:
1. Апсорпција на светлина и термичка експанзија: – Фотоакустична слика го користи термичкиот ефект произведен од апсорпцијата на светлината. Молекулите на пигментот во ткивото (на пример, хемоглобинот, меланин) апсорбираат фотони (обично блиска инфрацрвена светлина), кои се претвораат во топлинска енергија, предизвикувајќи зголемување на локалните температури.
2. Термичката експанзија предизвикува ултразвук: – Зголемувањето на температурата доведува до ситно термичко проширување на ткивото, кое произведува бранови на притисок (т.е. ултразвук).
3. Ултразвучно откривање: – Создадените ултразвучни бранови се шират во ткивото, а овие сигнали последователно се примаат и снимаат со ултразвучни сензори (како ултразвучни сонди).
4. Реконструкција на сликата: собраниот ултразвучен сигнал се пресметува и обработува за да се обнови структурата и функционалната слика на ткивото, што може да ги обезбеди карактеристиките на оптичката апсорпција на ткивото. Предности на фотоакустична слика: Висок контраст: фотоакустичната слика се потпира на карактеристиките на апсорпција на светлината на ткивата, а различни ткива (како крв, маснотии, мускули итн.) имаат различни способности да апсорбираат светлина, така што може да обезбеди слики со висок контраст. Висока резолуција: Користејќи ја високата просторна резолуција на ултразвукот, фотоакустичната слика може да постигне милиметарска, па дури и под-милиметарска точност на снимање. Неинвазивно: фотоакустичната слика е неинвазивна, светлината и звукот нема да предизвикаат оштетување на ткивото, многу погодни за медицинска дијагноза кај луѓето. Способност за снимање на длабочина: Во споредба со традиционалното оптичко снимање, фотоакустичната слика може да навлезе неколку сантиметри под кожата, што е погодно за снимање на длабоки ткива.

Апликација:
1. Васкуларна слика: – Фотоакустичната снимка може да ги открие својствата на хемоглобинот за апсорпција на светлина во крвта, така што може прецизно да ја прикаже структурата и статусот на оксигенација на крвните садови за следење на микроциркулацијата и проценка на болестите.
2. Откривање на тумор: – Ангиогенезата во ткивата на туморот обично е исклучително изобилна, а фотоакустичната слика може да помогне во рано откривање на туморите преку откривање на абнормалности во васкуларната структура.
3. Функционална слика: – Фотоакустична слика може да го процени снабдувањето со кислород на ткивата преку откривање на концентрацијата на оксигенација и деоксихемоглобин во ткивата, што е од големо значење за функционалното следење на болести како што се ракот и кардиоваскуларните заболувања.
4. Снимање на кожата: – Бидејќи фотоакустичната слика е многу чувствителна на површинско ткиво, таа е погодна за рано откривање на рак на кожата и анализа на абнормалности на кожата.
5. Снимање на мозокот: Фотоакустична слика може да добие информации за церебралниот проток на крв на неинвазивен начин за проучување на мозочните болести како што се мозочниот удар и епилепсијата.

Предизвици и развојни насоки на фотоакустична слика:
Извор на светлинаизбор: Пенетрацијата на светлината на различни бранови должини е различна, како да се избере вистинската резолуција на рамнотежата на бранова должина и длабочината на пенетрација е предизвик. Обработка на сигнали: Стекнувањето и обработката на ултразвучни сигнали бараат брзи и точни алгоритми, а развојот на технологијата за реконструкција на слики е исто така клучен. Мултимодално снимање: Фотоакустичната слика може да се комбинира со други модалитети на сликање (како што се МРИ, КТ, ултразвучно снимање) за да се обезбедат посеопфатни биомедицински информации.

Фотоакустичната слика е нова и мултифункционална технологија за биомедицинско снимање, која има карактеристики на висок контраст, висока резолуција и неинвазивна. Со развојот на технологијата, фотоакустичната слика има широки можности за примена во медицинската дијагноза, основните биолошки истражувања, развојот на лекови и други области.