Mga Prinsipyo ng Photoacoustic Imaging

Mga Prinsipyo ng Photoacoustic Imaging

Ang Photoacoustic Imaging (PAI) ay isang medikal na pamamaraan ng imaging pinagsasamaOptikaat acoustics upang makabuo ng mga signal ng ultrasonic gamit ang pakikipag -ugnay ngmagaanna may tisyu upang makakuha ng mga imahe ng tisyu na may mataas na resolusyon. Ito ay malawak na ginagamit sa mga biomedical na patlang, lalo na sa pagtuklas ng tumor, vascular imaging, imaging ng balat at iba pang mga patlang.

Prinsipyo:
1. Light Absorption at Thermal Expansion: - Ang photoacoustic imaging ay gumagamit ng thermal effect na ginawa ng light pagsipsip. Ang mga molekula ng pigment sa tisyu (halimbawa, hemoglobin, melanin) ay sumisipsip ng mga photon (karaniwang malapit sa infrared light), na na-convert sa enerhiya ng init, na nagiging sanhi ng pagtaas ng mga lokal na temperatura.
2. Ang pagpapalawak ng thermal ay nagdudulot ng ultrasound: - Ang pagtaas ng temperatura ay humahantong sa maliit na pagpapalawak ng thermal ng tisyu, na gumagawa ng mga alon ng presyon (ibig sabihin, ultrasound).
3. Ultrasonic Detection: - Ang nabuong mga ultrasonic waves ay nagpapalaganap sa loob ng tisyu, at ang mga signal na ito ay kasunod na natanggap at naitala ng mga sensor ng ultrasonic (tulad ng mga ultrasonic probes).
4. Reconstruction ng Imahe: Ang nakolekta na signal ng ultrasonic ay kinakalkula at naproseso upang muling itayo ang istraktura at imahe ng pag -andar ng tisyu, na maaaring magbigay ng mga optical na katangian ng pagsipsip ng tisyu. Mga Bentahe ng Photoacoustic Imaging: Mataas na kaibahan: Ang photoacoustic imaging ay nakasalalay sa mga katangian ng pagsipsip ng ilaw ng mga tisyu, at iba't ibang mga tisyu (tulad ng dugo, taba, kalamnan, atbp.) Ay may iba't ibang mga kakayahan upang sumipsip ng ilaw, kaya maaari itong magbigay ng mga imahe na may mataas na kontrol. Mataas na Resolusyon: Gamit ang mataas na spatial na resolusyon ng ultrasound, ang photoacoustic imaging ay maaaring makamit ang milimetro o kahit na sub-milimetro na kawastuhan ng imaging. Hindi nagsasalakay: Ang photoacoustic imaging ay hindi nagsasalakay, magaan at tunog ay hindi magiging sanhi ng pagkasira ng tisyu, na angkop para sa diagnosis ng medikal na tao. Lalim na kakayahan sa imaging: Kumpara sa tradisyonal na optical imaging, ang photoacoustic imaging ay maaaring tumagos ng ilang sentimetro sa ilalim ng balat, na angkop para sa malalim na imaging tisyu.

Application:
1. Vascular Imaging:-Ang photoacoustic imaging ay maaaring makita ang mga ilaw na sumisipsip ng mga katangian ng hemoglobin sa dugo, kaya maaari itong tumpak na ipakita ang istraktura at katayuan ng oxygenation ng mga daluyan ng dugo para sa pagsubaybay sa mga sakit sa microcirculation at paghusga.
2. Tumor Detection: - Angiogenesis sa mga tisyu ng tumor ay karaniwang labis na sagana, at ang photoacoustic imaging ay makakatulong sa maagang pagtuklas ng mga bukol sa pamamagitan ng pagtuklas ng mga abnormalidad sa istruktura ng vascular.
3. Functional Imaging: - Ang photoacoustic imaging ay maaaring masuri ang supply ng oxygen ng mga tisyu sa pamamagitan ng pagtuklas ng konsentrasyon ng oxygenation at deoxyhemoglobin sa mga tisyu, na kung saan ay may malaking kabuluhan para sa pagganap na pagsubaybay sa mga sakit tulad ng kanser at sakit sa cardiovascular.
4. Imaging Skin: - Dahil ang photoacoustic imaging ay napaka -sensitibo sa mababaw na tisyu, angkop ito para sa maagang pagtuklas ng kanser sa balat at pagsusuri ng mga abnormalidad sa balat.
5. Pag-imaging utak: Ang photoacoustic imaging ay maaaring makakuha ng impormasyon sa daloy ng dugo ng tserebral sa isang hindi nagsasalakay na paraan para sa pag-aaral ng mga sakit sa utak tulad ng stroke at epilepsy.

Mga hamon at direksyon ng pag -unlad ng photoacoustic imaging:
Ilaw na mapagkukunanPagpili: Ang light pagtagos ng iba't ibang mga haba ng haba ay naiiba, kung paano piliin ang tamang resolusyon ng balanse ng haba ng haba at lalim ng pagtagos ay isang hamon. Pagproseso ng Signal: Ang pagkuha at pagproseso ng mga signal ng ultrasonic ay nangangailangan ng high-speed at tumpak na mga algorithm, at ang pagbuo ng teknolohiya ng muling pagtatayo ng imahe ay mahalaga din. Multimodal Imaging: Ang photoacoustic imaging ay maaaring pagsamahin sa iba pang mga imaging modalities (tulad ng MRI, CT, imaging ultrasound) upang magbigay ng mas malawak na impormasyon sa biomedical.

Ang Photoacoustic imaging ay isang bago at multi-functional na biomedical imaging teknolohiya, na may mga katangian ng mataas na kaibahan, mataas na resolusyon at hindi nagsasalakay. Sa pag -unlad ng teknolohiya, ang photoacoustic imaging ay may malawak na mga prospect ng aplikasyon sa diagnosis ng medikal, pangunahing pananaliksik sa biology, pag -unlad ng droga at iba pang larangan.