Beginsels van fotoakoestiese beelding

Beginsels van fotoakoestiese beelding

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

Beginsel:
1. Ligabsorpsie en termiese uitsetting: – Fotoakoestiese beelding gebruik die termiese effek wat deur ligabsorpsie geproduseer word. Die pigmentmolekules in die weefsel (bv. hemoglobien, melanien) absorbeer fotone (gewoonlik naby-infrarooi lig), wat in hitte-energie omgeskakel word, wat veroorsaak dat plaaslike temperature styg.
2. Termiese uitsetting veroorsaak ultraklank: – Temperatuurstyging lei tot klein termiese uitsetting van die weefsel, wat drukgolwe (maw ultraklank) produseer.
3. Ultrasoniese opsporing: – Die gegenereerde ultrasoniese golwe versprei binne die weefsel, en hierdie seine word vervolgens ontvang en aangeteken deur ultrasoniese sensors (soos ultrasoniese probes).
4. Beeld rekonstruksie: die versamelde ultrasoniese sein word bereken en verwerk om die struktuur en funksie beeld van die weefsel te herbou, wat die optiese absorpsie eienskappe van die weefsel kan verskaf. Voordele van foto-akoestiese beelding: Hoë kontras: Foto-akoestiese beelding maak staat op die ligabsorpsie-eienskappe van weefsels, en verskillende weefsels (soos bloed, vet, spiere, ens.) het verskillende vermoëns om lig te absorbeer, dus kan dit hoë-kontrasbeelde verskaf. Hoë resolusie: Deur die hoë ruimtelike resolusie van ultraklank te gebruik, kan fotoakoestiese beelding millimeter of selfs sub-millimeter beeldakkuraatheid bereik. Nie-indringend: Fotoakoestiese beelding is nie-indringend, lig en klank sal nie weefselskade veroorsaak nie, baie geskik vir menslike mediese diagnose. Dieptebeeldingsvermoë: In vergelyking met tradisionele optiese beelding kan fotoakoestiese beelding etlike sentimeters onder die vel binnedring, wat geskik is vir diepweefselbeelding.

Aansoek:
1. Vaskulêre beelding: – Fotoakoestiese beelding kan die ligabsorberende eienskappe van hemoglobien in die bloed opspoor, sodat dit die struktuur en oksigenasiestatus van bloedvate akkuraat kan vertoon vir die monitering van mikrosirkulasie en die beoordeling van siektes.
2. Tumoropsporing: – Angiogenese in tumorweefsel is gewoonlik uiters volop, en fotoakoestiese beelding kan vroeë opsporing van gewasse help deur abnormaliteite in vaskulêre struktuur op te spoor.
3. Funksionele beelding: – Fotoakoestiese beelding kan die suurstofvoorsiening van weefsels bepaal 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 fotoakoestiese beelding baie sensitief is vir oppervlakkige weefsel, is dit geskik vir vroeë opsporing van velkanker en ontleding van velabnormaliteite.
5. Breinbeelding: Fotoakoestiese beelding kan serebrale bloedvloei-inligting op 'n nie-indringende wyse verkry vir die studie van breinsiektes soos beroerte en epilepsie.

Uitdagings en ontwikkelingsrigtings van fotoakoestiese beelding:
Ligbronseleksie: Ligpenetrasie van verskillende golflengtes is anders, hoe om die regte golflengtebalans resolusie en penetrasiediepte te kies is 'n uitdaging. Seinverwerking: Die verkryging en verwerking van ultrasoniese seine vereis hoëspoed en akkurate algoritmes, en die ontwikkeling van beeldrekonstruksietegnologie is ook van kardinale belang. Multimodale beelding: Fotoakoestiese beelding kan gekombineer word met ander beeldingsmodaliteite (soos MRI, CT, ultraklankbeelding) om meer omvattende biomediese inligting te verskaf.

Fotoakoestiese beeldvorming is 'n nuwe en multifunksionele biomediese beeldvormingstegnologie, wat die kenmerke van hoë kontras, hoë resolusie en nie-indringend het. Met die ontwikkeling van tegnologie het fotoakoestiese beelding wye toepassingsvooruitsigte in mediese diagnose, basiese biologie-navorsing, geneesmiddelontwikkeling en ander velde.