Fotoakustinio vaizdavimo principai

Fotoakustinio vaizdavimo principai

Fotoakustinis vaizdavimas (PAI) yra medicininio vaizdo gavimo technika, jungiantioptikair akustika, skirta generuoti ultragarsinius signalus, naudojant sąveikąlengvasSu audiniu, kad būtų galima gauti didelės skiriamosios gebos audinių vaizdus. Jis plačiai naudojamas biomedicininiuose laukuose, ypač nustatant naviką, kraujagyslių vaizdavimą, odos vaizdavimą ir kitus laukus.

Principas:
1. Šviesos absorbcija ir šiluminis išsiplėtimas: - fotoakustinis vaizdas naudoja šiluminį efektą, kurį sukelia šviesos absorbcija. Pigmento molekulės audiniuose (pvz.
2. Šiluminis išsiplėtimas sukelia ultragarsą: - Temperatūros kilimas lemia mažą audinio šiluminį išsiplėtimą, kuris sukelia slėgio bangas (ty ultragarsą).
3. Ultragarsinis aptikimas: - Generuotos ultragarsinės bangos sklinda audinyje, o šie signalai vėliau gaunami ir užfiksuoti ultragarsiniais jutikliais (tokiais kaip ultragarsiniai zondai).
4. Vaizdo rekonstrukcija: surinktas ultragarsinis signalas apskaičiuojamas ir apdorojamas, kad būtų galima atstatyti audinio struktūrą ir funkcijos vaizdą, kuris gali suteikti audinio optinės absorbcijos charakteristikas. Fotoakustinio vaizdavimo pranašumai: Aukštas kontrastas: fotoakustinis vaizdavimas priklauso nuo audinių šviesos absorbcijos charakteristikų, o skirtingi audiniai (pvz., Kraujas, riebalai, raumenys ir kt.) Turi skirtingus sugebėjimus absorbuoti šviesą, todėl ji gali pateikti didelio kontrasto vaizdus. Didelė skiriamoji geba: Naudojant didelę ultragarso erdvinę skiriamąją gebą, fotoakustinis vaizdavimas gali pasiekti milimetro ar net poodinio milimetro vaizdo tikslumą. Neinvazinis: fotoakustinis vaizdavimas yra neinvazinis, lengvas ir garsas nesukels audinių pažeidimų, labai tinkamų žmogaus medicininei diagnozei. Gyvo vaizdo gebėjimas: Palyginti su tradiciniu optiniu vaizdavimu, fotoakustinis vaizdavimas gali prasiskverbti po kelis centimetrus po oda, tinkama giliųjų audinių vaizdavimui.

Taikymas:
1. Kraujagyslių vaizdavimas:-fotoakustinis vaizdavimas gali aptikti hemoglobino kiekį šviesiai sugeriančias kraujyje, todėl jis gali tiksliai parodyti kraujagyslių struktūrą ir deguonies būklę stebint mikrocirkuliaciją ir teisėjų ligas.
2. Naviko aptikimas: - angiogenezė naviko audiniuose paprastai yra labai gausus, o fotoakustinis vaizdavimas gali padėti anksti nustatyti navikus, nustatant kraujagyslių struktūros anomalijas.
3. Funkcinis vaizdavimas: - Fotoakustinis vaizdavimas gali įvertinti audinių deguonies tiekimą, nustatant deguonies ir deoksihemoglobino koncentraciją audiniuose, o tai turi didelę reikšmę funkciniam ligų, tokių kaip vėžys ir širdies bei kraujagyslių ligos, stebėjimas.
4. Odos vaizdavimas: - Kadangi fotoakustinis vaizdavimas yra labai jautrus paviršiniam audiniui, jis tinka anksti nustatyti odos vėžį ir analizuoti odos anomalijas.
5. Smegenų vaizdavimas: fotoakustinis vaizdavimas gali gauti smegenų kraujotakos informaciją neinvaziškai tiriant smegenų ligas, tokias kaip insultas ir epilepsija.

Fotoakustinio vaizdavimo iššūkiai ir plėtros kryptys:
Šviesos šaltinisPasirinkimas: Skirtingų bangos ilgių prasiskverbimas yra skirtingas, kaip pasirinkti tinkamą bangos ilgio balanso skiriamąją gebą ir skverbimosi gylį yra iššūkis. Signalo apdorojimas: Ultragarsinių signalų įsigijimui ir apdorojimui reikia greitųjų ir tikslių algoritmų, o vaizdo rekonstrukcijos technologijos kūrimas taip pat yra labai svarbus. Multimodalinis vaizdavimas: fotoakustinis vaizdavimas gali būti derinamas su kitais vaizdavimo būdais (tokiais kaip MRT, CT, ultragarsinis vaizdas), kad būtų pateikta išsamesnė biomedicinos informacija.

Fotoakustinis vaizdavimas yra nauja ir daugiafunkcinė biomedicinos vaizdavimo technologija, pasižyminti aukšto kontrasto, didelės skiriamosios gebos ir neinvazinės savybės. Tobulinant technologijas, fotoakustinis vaizdas turi plačias taikymo perspektyvas medicininės diagnozės, pagrindinių biologijos tyrimų, vaistų kūrimo ir kitose srityse.