Fotoakustiskās attēlveidošanas principi
Fotoakustiskā attēlveidošana (PAI) ir medicīniska attēlveidošanas tehnika, kas apvienooptikaun akustika, lai ģenerētu ultraskaņas signālus, izmantojot mijiedarbībugaismaar audiem, lai iegūtu augstas izšķirtspējas audu attēlus. To plaši izmanto biomedicīnas laukos, īpaši audzēju noteikšanā, asinsvadu attēlveidošanā, ādas attēlveidošanā un citos laukos.
Princips:
1. Gaismas absorbcija un termiskā izplešanās: - fotoakustiskā attēlveidošana izmanto termisko efektu, ko rada gaismas absorbcija. Pigmenta molekulas audos (piemēram, hemoglobīns, melanīns) absorbē fotonus (parasti tuvu infrasarkano gaismu), kas tiek pārveidoti siltuma enerģijā, izraisot vietējo temperatūru paaugstināšanos.
2. Termiskā izplešanās izraisa ultraskaņu: - Temperatūras paaugstināšanās noved pie niecīgas audu termiskās izplešanās, kas rada spiediena viļņus (ti, ultraskaņu).
3. Ultraskaņas noteikšana: - Ģenerētie ultraskaņas viļņi izplatās audos, un šos signālus vēlāk saņem un reģistrē ultraskaņas sensori (piemēram, ultraskaņas zondes).
4. Attēla rekonstrukcija: Apkopotais ultraskaņas signāls tiek aprēķināts un apstrādāts, lai atjaunotu audu struktūru un funkcijas attēlu, kas var nodrošināt audu optiskās absorbcijas īpašības. Fotoakustiskās attēlveidošanas priekšrocības: augsts kontrasts: fotoakustiskā attēlveidošana ir atkarīga no audu gaismas absorbcijas īpašībām, un dažādiem audiem (piemēram, asinīm, taukiem, muskuļiem utt.) Ir dažādas spējas, lai absorbētu gaismu, tāpēc tas var nodrošināt augsta kontrasta attēlus. Augsta izšķirtspēja: izmantojot augstu ultraskaņas telpisko izšķirtspēju, fotoakustisko attēlveidošanu var sasniegt milimetru vai pat apakšmillimetru attēlveidošanas precizitāti. Neinvazīvs: fotoakustiskā attēlveidošana nav neinvazīva, viegla un skaņa neizraisīs audu bojājumus, kas ir ļoti piemēroti cilvēku medicīniskai diagnozei. Dziļuma attēlveidošanas spēja: Salīdzinot ar tradicionālo optisko attēlveidošanu, fotoakustiskā attēlveidošana var iekļūt vairākos centimetros zem ādas, kas ir piemērots dziļo audu attēlveidošanai.
Pieteikums:
1. Asinsvadu attēlveidošana:-fotoakustiskā attēlveidošana var noteikt hemoglobīna gaismas absorbējošās īpašības asinīs, tāpēc tas var precīzi parādīt asinsvadu struktūru un skābekļa stāvokli mikrocirkulācijas un spriešanas slimību novēršanai.
2. Audzēja noteikšana: - Angioģenēze audzēja audos parasti ir ārkārtīgi bagātīga, un fotoakustiskā attēlveidošana var palīdzēt agrīni noteikt audzējus, nosakot asinsvadu struktūras patoloģijas.
3. Funkcionālā attēlveidošana: - fotoakustiskā attēlveidošana var novērtēt audu skābekļa piegādi, nosakot oksigenācijas un deoksihemoglobīna koncentrāciju audos, kam ir liela nozīme tādu slimību kā vēža un sirds un asinsvadu slimību funkcionālai uzraudzībai.
4. Ādas attēlveidošana: - Tā kā fotoakustiskā attēlveidošana ir ļoti jutīga pret virspusējiem audiem, tā ir piemērota ādas vēža agrīnai noteikšanai un ādas anomāliju analīzei.
5. Smadzeņu attēlveidošana: fotoakustiskā attēlveidošana var iegūt smadzeņu asins plūsmas informāciju neinvazīvā veidā smadzeņu slimību, piemēram, insulta un epilepsijas, izpētei.
Fotoakustiskās attēlveidošanas izaicinājumi un attīstības virzieni:
Gaismas avotsAtlase: Dažādu viļņu garumu gaismas iespiešanās ir atšķirīga, kā izvēlēties pareizā viļņa garuma līdzsvara izšķirtspēju un iespiešanās dziļumu ir izaicinājums. Signāla apstrāde: ultraskaņas signālu iegūšanai un apstrādei ir nepieciešami ātrgaitas un precīzi algoritmi, un arī attēla rekonstrukcijas tehnoloģijas izstrāde ir arī būtiska. Multimodālā attēlveidošana: fotoakustisko attēlveidošanu var kombinēt ar citām attēlveidošanas metodēm (piemēram, MRI, CT, ultraskaņas attēlveidošanu), lai sniegtu visaptverošāku biomedicīnas informāciju.
Fotoakustiskā attēlveidošana ir jauna un daudzfunkcionāla biomedicīnas attēlveidošanas tehnoloģija, kurai ir augsta kontrasta, augstas izšķirtspējas un neinvazīvas īpašības. Izstrādājot tehnoloģiju, fotoakustiskajai attēlveidošanai ir plašas lietošanas iespējas medicīniskajā diagnostikā, bioloģijas pamatpētījumos, zāļu izstrādē un citās jomās.
Pasta laiks: 23.-2024.