Prinsip -prinsip pencitraan fotoakustik

Prinsip -prinsip pencitraan fotoakustik

Pencitraan Photoacoustic (PAI) adalah teknik pencitraan medis yang menggabungkanoptikdan akustik untuk menghasilkan sinyal ultrasonik menggunakan interaksilampudengan jaringan untuk mendapatkan gambar jaringan resolusi tinggi. Ini banyak digunakan dalam bidang biomedis, terutama dalam deteksi tumor, pencitraan vaskular, pencitraan kulit dan bidang lainnya.

Prinsip:
1. Penyerapan cahaya dan ekspansi termal: - Pencitraan fotoakustik menggunakan efek termal yang dihasilkan oleh penyerapan cahaya. Molekul pigmen dalam jaringan (misalnya, hemoglobin, melanin) menyerap foton (biasanya cahaya inframerah dekat), yang diubah menjadi energi panas, menyebabkan suhu lokal naik.
2. Ekspansi termal menyebabkan USG: - kenaikan suhu menyebabkan ekspansi termal kecil dari jaringan, yang menghasilkan gelombang tekanan (yaitu USG).
3. Deteksi ultrasonik: - Gelombang ultrasonik yang dihasilkan merambat dalam jaringan, dan sinyal -sinyal ini kemudian diterima dan direkam oleh sensor ultrasonik (seperti probe ultrasonik).
4. Rekonstruksi Gambar: Sinyal ultrasonik yang dikumpulkan dihitung dan diproses untuk membangun kembali struktur dan gambar fungsi jaringan, yang dapat memberikan karakteristik penyerapan optik jaringan. Keuntungan dari pencitraan fotoakustik: Kontras tinggi: Pencitraan fotoakustik bergantung pada karakteristik penyerapan cahaya jaringan, dan jaringan yang berbeda (seperti darah, lemak, otot, dll.) Memiliki kemampuan yang berbeda untuk menyerap cahaya, sehingga dapat memberikan gambar kontras tinggi. Resolusi Tinggi: Menggunakan resolusi spasial tinggi USG, pencitraan fotoakustik dapat mencapai akurasi pencitraan milimeter atau bahkan sub-milimeter. Non-invasif: Pencitraan photoacoustic adalah non-invasif, ringan dan suara tidak akan menyebabkan kerusakan jaringan, sangat cocok untuk diagnosis medis manusia. Kemampuan pencitraan kedalaman: Dibandingkan dengan pencitraan optik tradisional, pencitraan fotoakustik dapat menembus beberapa sentimeter di bawah kulit, yang cocok untuk pencitraan jaringan dalam.

Aplikasi:
1. Pencitraan Vaskular:-Pencitraan fotoakustik dapat mendeteksi sifat hemoglobin yang menyerap cahaya dalam darah, sehingga dapat secara akurat menampilkan struktur dan status oksigenasi pembuluh darah untuk memantau mikrosirkulasi mikro dan menilai penyakit.
2. Deteksi Tumor: - Angiogenesis dalam jaringan tumor biasanya sangat melimpah, dan pencitraan fotoakustik dapat membantu deteksi dini tumor dengan mendeteksi kelainan dalam struktur pembuluh darah.
3. Pencitraan Fungsional: - Pencitraan fotoakustik dapat menilai pasokan oksigen jaringan dengan mendeteksi konsentrasi oksigenasi dan deoksimoglobin dalam jaringan, yang sangat penting untuk pemantauan fungsional penyakit seperti kanker dan penyakit kardiovaskular.
4. Pencitraan Kulit: - Karena pencitraan fotoakustik sangat sensitif terhadap jaringan superfisial, itu cocok untuk deteksi dini kanker kulit dan analisis kelainan kulit.
5. Pencitraan Otak: Pencitraan fotoakustik dapat memperoleh informasi aliran darah otak secara non-invasif untuk studi penyakit otak seperti stroke dan epilepsi.

Tantangan dan arah pengembangan pencitraan fotoakustik:
Sumber cahayaSeleksi: Penetrasi cahaya dari panjang gelombang yang berbeda berbeda, bagaimana memilih resolusi keseimbangan panjang gelombang kanan dan kedalaman penetrasi adalah sebuah tantangan. Pemrosesan Sinyal: Akuisisi dan pemrosesan sinyal ultrasonik membutuhkan algoritma berkecepatan tinggi dan akurat, dan pengembangan teknologi rekonstruksi gambar juga penting. Pencitraan multimodal: Pencitraan fotoakustik dapat dikombinasikan dengan modalitas pencitraan lainnya (seperti MRI, CT, pencitraan ultrasound) untuk memberikan informasi biomedis yang lebih komprehensif.

Pencitraan photoacoustic adalah teknologi pencitraan biomedis yang baru dan multi-fungsional, yang memiliki karakteristik kontras tinggi, resolusi tinggi dan non-invasif. Dengan pengembangan teknologi, pencitraan fotoakustik memiliki prospek aplikasi yang luas dalam diagnosis medis, penelitian biologi dasar, pengembangan obat dan bidang lainnya.