Beginsels van foto -akoestiese beeldvorming

Beginsels van foto -akoestiese beeldvorming

Photoacoustic Imaging (PAI) is 'n mediese beeldtegniek wat kombineeroptikaen akoestiek om ultrasoniese seine te genereer met behulp van die interaksie vanligmet weefsel om weefselbeelde met 'n hoë resolusie te verkry. Dit word wyd gebruik in biomediese velde, veral in tumoropsporing, vaskulêre beeldvorming, velbeelding en ander velde.

Beginsel:
1. Ligabsorpsie en termiese uitbreiding: - Foto -akoestiese beeldvorming gebruik die termiese effek wat deur ligabsorpsie geproduseer word. Die pigmentmolekules in die weefsel (bv. Hemoglobien, melanien) absorbeer fotone (gewoonlik naby-infrarooi lig), wat omgeskakel word in hitte-energie, wat veroorsaak dat plaaslike temperature styg.
2. Termiese uitbreiding veroorsaak ultraklank: - Temperatuurverhoging lei tot 'n klein termiese uitbreiding van die weefsel, wat drukgolwe lewer (dit wil sê ultraklank).
3. Ultrasoniese opsporing: - Die gegenereerde ultrasoniese golwe versprei binne die weefsel, en hierdie seine word daarna deur ultrasoniese sensors (soos ultrasoniese ondersoeke) ontvang en aangeteken.
4. Beeldrekonstruksie: Die versamelde ultrasoniese sein word bereken en verwerk om die struktuur en funksiebeeld van die weefsel te herbou, wat die optiese absorpsie -eienskappe van die weefsel kan bied. Voordele van foto-akoestiese beelding: hoë kontras: foto-akoestiese beeldvorming berus op die ligabsorpsie-eienskappe van weefsels, en verskillende weefsels (soos bloed, vet, spiere, ens.) Het verskillende vermoëns om lig te absorbeer, sodat dit hoë-kontrasbeelde kan lewer. Hoë resolusie: Met behulp van die hoë ruimtelike resolusie van ultraklank, kan foto-akoestiese beeldvorming millimeter of selfs sub-millimeter-beeldvorming akkuraatheid bereik. Nie-indringend: foto-akoestiese beeldvorming is nie-indringend, lig en klank sal nie weefselskade veroorsaak nie, baie geskik vir menslike mediese diagnose. Dieptebeeldingvermoë: In vergelyking met tradisionele optiese beelding, kan foto -akoestiese beeldvorming verskeie sentimeter onder die vel binnedring, wat geskik is vir diepweefselbeelding.

Aansoek:
1. Vaskulêre beelding:-Foto-akoestiese beeldvorming kan die ligabsorberende eienskappe van hemoglobien in die bloed opspoor, sodat dit die struktuur en oksigenasie-status van bloedvate akkuraat kan vertoon vir die monitering van mikrosirkulasie en beoordelingsiektes.
2. Tumor -opsporing: - angiogenese in tumorweefsels is gewoonlik buitengewoon volop, en foto -akoestiese beelding kan vroeë opsporing van gewasse help deur abnormaliteite in die vaskulêre struktuur op te spoor.
3. Funksionele beelding: - Foto -akoestiese beelding kan die suurstoftoevoer van weefsels beoordeel deur die konsentrasie van oksigenasie en deoksihemoglobien in weefsels op te spoor, wat van groot belang is vir die funksionele monitering van siektes soos kanker en kardiovaskulêre siektes.
4. Velbeelding: - Omdat foto -akoestiese beeldvorming baie sensitief is vir oppervlakkige weefsel, is dit geskik vir die vroeë opsporing van velkanker en die ontleding van velafwykings.
5. Breinbeelding: Foto-akoestiese beeldvorming kan serebrale bloedvloei-inligting op 'n nie-indringende manier verkry vir die bestudering van breinsiektes soos beroerte en epilepsie.

Uitdagings en ontwikkelingsaanwysings van foto -akoestiese beeldvorming:
LigbronSeleksie: Ligpenetrasie van verskillende golflengtes is anders, hoe om die regte golflengte -balansoplossing te kies en die diepte van die penetrasiediepte is 'n uitdaging. Seinverwerking: Die verkryging en verwerking van ultrasoniese seine benodig hoë snelheid en akkurate algoritmes, en die ontwikkeling van beeldrekonstruksietegnologie is ook van kardinale belang. Multimodale beelding: foto -akoestiese beeldvorming kan gekombineer word met ander beeldvormingsmetodes (soos MRI, CT, ultraklankbeelding) om meer uitgebreide biomediese inligting te verskaf.

Foto-akoestiese beeldvorming is 'n nuwe en multifunksionele biomediese beeldvormingstegnologie, wat die eienskappe van hoë kontras, hoë resolusie en nie-indringend het. Met die ontwikkeling van tegnologie het foto -akoestiese beeldvorming breë toepassingsvooruitsigte in mediese diagnose, basiese biologienavorsing, geneesmiddelontwikkeling en ander velde.