Прынцыпы фотаакустычнай візуалізацыі

Прынцыпы фотаакустычнай візуалізацыі

Фотаакустычная тамаграфія (PAI) - гэта методыка медыцынскай візуалізацыі, якая спалучаеоптыкаі акустыка для стварэння ультрагукавых сігналаў з выкарыстаннем узаемадзеяннясвятлоз тканінай для атрымання малюнкаў тканін з высокім дазволам. Ён шырока выкарыстоўваецца ў біямедыцынскіх галінах, асабліва ў выяўленні пухліны, сасудзістай тамаграфіі, скурнай тамаграфіі і іншых палёх.

Прынцып:
1. Паглынанне святла і цеплавое пашырэнне: - Фотаакустычная тамаграфія выкарыстоўвае цеплавы эфект, які ўтвараецца пры паглынанні святла. Малекулы пігмента ў тканіны (напрыклад, гемаглабін, меланін) паглынаюць фатоны (звычайна амаль інфрачырвонае святло), якія пераўтвараюцца ў цеплавую энергію, у выніку чаго мясцовыя тэмпературы павышаюцца.
2. Цеплавое пашырэнне выклікае УГД: - Павышэнне тэмпературы прыводзіць да малюсенькага цеплавога пашырэння тканіны, што вырабляе хвалі ціску (гэта значыць ультрагукавое даследаванне).
3. Ультрагукавое выяўленне: - Згенераваныя ультрагукавыя хвалі распаўсюджваюцца ў тканіны, і гэтыя сігналы ў далейшым прымаюцца і зафіксаваны ультрагукавымі датчыкамі (напрыклад, ультрагукавымі зондамі).
4. Рэканструкцыя малюнка: сабраны ультрагукавы сігнал разлічваецца і апрацоўваецца для аднаўлення структуры і функцыянальнага малюнка тканіны, што можа забяспечыць аптычнае паглынанне тканіны. Перавагі фотаакустычнай візуалізацыі: высокі кантраст: фотаакустычная тамаграфія абапіраецца на характарыстыкі паглынання святла тканін і розныя тканіны (напрыклад, кроў, тлушч, мышцы і г.д.) маюць розныя здольнасці паглынаць святло, таму ён можа забяспечваць выявы з высокім утрыманнем кантрасту. Высокае дазвол: Выкарыстанне высокага прасторавага дазволу ультрагукавога даследавання, фотаакустычная тамаграфія можа дасягнуць дакладнасці міліметра ці нават субміліметра. Неінвазіўная: фотаакустычная тамаграфія неинвазивная, лёгкая і гук не прывядзе да пашкоджання тканін, вельмі прыдатныя для медыцынскага дыягназу чалавека. Здольнасць візуалізацыі глыбіні: у параўнанні з традыцыйнай аптычнай візуалізацыяй, фотаакустычная візуалізацыя можа пракрасціся ў некалькі сантыметраў пад скурай, што падыходзіць для глыбокай тканіны.

Прыкладанне:
1. Сасудзістыя візуалізацыі:-Фотаакустычная візуалізацыя можа выявіць святлопаглынаючыя ўласцівасці гемаглабіну ў крыві, таму яна можа дакладна адлюстроўваць структуру і стан кіслароду крывяносных сасудаў для маніторынгу мікрацыркуляцыі і суддзяў.
2. Выяўленне пухліны: - ангіягенез у тканінах пухліны звычайна надзвычай багата, а фотаакустычная тамаграфія можа дапамагчы ранняму выяўленню пухлін шляхам выяўлення анамалій у сасудзістай структуры.
3. Функцыянальная тамаграфія: - Фотаакустычная візуалізацыя можа ацаніць падачу тканін кіслароду, выяўляючы канцэнтрацыю аксігенацыі і дезоксигемоглобина ў тканінах, што мае вялікае значэнне для функцыянальнага маніторынгу захворванняў, такіх як рак і сардэчна -сасудзістыя захворванні.
4. Выява скуры: - Паколькі фотаакустычная тамаграфія вельмі адчувальная да павярхоўнай тканіны, яна падыходзіць для ранняга выяўлення рака скуры і аналізу анамалій скуры.
5. Мазгавая тамаграфія: фотаакустычная візуалізацыя можа атрымаць інфармацыю пра галаўны крывацёк неинвазивным чынам для вывучэння захворванняў мозгу, такіх як інсульт і эпілепсія.

Праблемы і напрамкі распрацоўкі фотаакустычнай візуалізацыі:
Крыніца святлаВыбар: Пранікненне святла розных даўжынь хваль адрозніваецца, як выбраць правільную даўжыню даўжыні хвалі, і глыбіня пранікнення - гэта праблема. Апрацоўка сігналаў: набыццё і апрацоўка ультрагукавых сігналаў патрабуюць хуткасных і дакладных алгарытмаў, а распрацоўка тэхналогіі рэканструкцыі малюнкаў таксама мае вырашальнае значэнне. Мультымадальная візуалізацыя: фотаакустычная візуалізацыя можа спалучацца з іншымі спосабамі візуалізацыі (напрыклад, МРТ, КТ, ультрагукавой тамаграфіяй), каб забяспечыць больш поўную біямедыцынскую інфармацыю.

Фотаакустычная візуалізацыя-гэта новая і шматфункцыянальная тэхналогія біямедыцынскай візуалізацыі, якая мае характарыстыкі высокага кантрасту, высокага дазволу і неінвазіўнага. З развіццём тэхналогій, фотаакустычная візуалізацыя мае шырокія перспектывы прымянення ў медыцынскай дыягностыцы, асноўных даследаваннях біялогіі, распрацоўцы наркотыкаў і іншых галінах.