Beginsels van fotoakoestiese beeldvorming

Beginsels van fotoakoestiese beeldvorming

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

Beginsel:
1. Ligabsorpsie en termiese uitbreiding: – Fotoakoestiese beeldvorming gebruik die termiese effek wat deur ligabsorpsie veroorsaak word. Die pigmentmolekules in die weefsel (bv. hemoglobien, melanien) absorbeer fotone (gewoonlik nabye-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 (d.w.s. ultraklank) veroorsaak.
3. Ultrasoniese opsporing: – Die gegenereerde ultrasoniese golwe versprei binne die weefsel, en hierdie seine word vervolgens ontvang en opgeneem deur ultrasoniese sensors (soos ultrasoniese probes).
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 verskaf. Voordele van fotoakoestiese beelding: Hoë kontras: Fotoakoestiese 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 hoëkontrasbeelde verskaf. Hoë resolusie: Deur die hoë ruimtelike resolusie van ultraklank te gebruik, kan fotoakoestiese beelding millimeter- of selfs sub-millimeterbeelding akkuraatheid bereik. Nie-indringend: Fotoakoestiese beelding is nie-indringend, lig en klank sal nie weefselskade veroorsaak nie, baie geskik vir menslike mediese diagnose. Dieptebeeldvermoë: In vergelyking met tradisionele optiese beelding, kan fotoakoestiese beelding etlike sentimeters onder die vel binnedring, wat geskik is vir diepweefselbeelding.

Toepassing:
1. Vaskulêre beeldvorming: – Fotoakoestiese beeldvorming 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 beeldvorming kan vroeë opsporing van gewasse help deur abnormaliteite in vaskulêre struktuur op te spoor.
3. Funksionele beeldvorming: – Fotoakoestiese beeldvorming kan die suurstoftoevoer van weefsels assesseer 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 die vroeë opsporing van velkanker en die analise van velafwykings.
5. Breinbeelding: Fotoakoestiese beelding kan inligting oor serebrale bloedvloei op 'n nie-indringende wyse verkry vir die studie van breinsiektes soos beroerte en epilepsie.

Uitdagings en ontwikkelingsrigtings van fotoakoestiese beeldvorming:
Ligbronseleksie: Ligpenetrasie van verskillende golflengtes is verskillend, hoe om die regte golflengtebalansresolusie 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 beeldmodaliteite (soos MRI, CT, ultraklankbeelding) om meer omvattende biomediese inligting te verskaf.

Fotoakoestiese 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 fotoakoestiese beeldvorming breë toepassingsvooruitsigte in mediese diagnose, basiese biologiese navorsing, geneesmiddelontwikkeling en ander velde.