Fotoakustik təsvirin prinsipləri

Fotoakustik təsvirin prinsipləri

Fotoakustik görüntüləmə (PAI) birləşdirən tibbi görüntüləmə üsuluduroptikavə akustikanın qarşılıqlı təsirindən istifadə edərək ultrasəs siqnalları yaratmaqişıqyüksək keyfiyyətli toxuma təsvirləri əldə etmək üçün toxuma ilə. O, biotibbi sahələrdə, xüsusən də şişlərin aşkarlanması, damar görüntüləməsi, dəri görüntüləməsi və digər sahələrdə geniş istifadə olunur.

Prinsip:
1. İşığın udulması və istilik genişlənməsi: – Fotoakustik görüntüləmə işığın udulması nəticəsində yaranan istilik effektindən istifadə edir. Toxumadakı piqment molekulları (məsələn, hemoglobin, melanin) fotonları (adətən infraqırmızıya yaxın işıq) udur və onlar istilik enerjisinə çevrilir və yerli temperaturun artmasına səbəb olur.
2. Termal genişlənmə ultrasəsə səbəb olur: – Temperaturun artması təzyiq dalğaları (məsələn, ultrasəs) əmələ gətirən toxumanın kiçik termal genişlənməsinə səbəb olur.
3. Ultrasəs aşkarlanması: – Yaradılan ultrasəs dalğaları toxuma daxilində yayılır və bu siqnallar sonradan ultrasəs sensorlar (məsələn, ultrasəs zondları) tərəfindən qəbul edilir və qeydə alınır.
4. Təsvirin yenidən qurulması: toplanmış ultrasəs siqnalı hesablanır və toxumanın optik udma xüsusiyyətlərini təmin edə bilən toxumanın struktur və funksiya görüntüsünü yenidən qurmaq üçün işlənir. Fotoakustik təsvirin üstünlükləri: Yüksək kontrast: Fotoakustik görüntüləmə toxumaların işığı udma xüsusiyyətlərinə əsaslanır və müxtəlif toxumaların (məsələn, qan, yağ, əzələ və s.) işığı udmaq qabiliyyəti müxtəlifdir, buna görə də yüksək kontrastlı təsvirlər təmin edə bilir. Yüksək ayırdetmə: Ultrasəsin yüksək məkan ayırdetmə qabiliyyətindən istifadə edərək, fotoakustik görüntüləmə millimetr və hətta millimetraltı görüntü dəqiqliyinə nail ola bilər. Qeyri-invaziv: Fotoakustik görüntüləmə qeyri-invazivdir, işıq və səs toxuma zədələnməsinə səbəb olmayacaq, insan tibbi diaqnozu üçün çox uyğundur. Dərin görüntüləmə qabiliyyəti: Ənənəvi optik görüntüləmə ilə müqayisədə, fotoakustik görüntü dərinin altından bir neçə santimetrə nüfuz edə bilər, bu da dərin toxuma təsviri üçün uyğundur.

Ərizə:
1. Damar görüntüləmə: – Fotoakustik görüntüləmə qanda hemoglobinin işığı udma xüsusiyyətlərini aşkarlaya bilər, beləliklə, mikrosirkulyasiyanın monitorinqi və xəstəlikləri qiymətləndirmək üçün qan damarlarının strukturunu və oksigenləşmə vəziyyətini dəqiq göstərə bilər.
2. Şişin aşkarlanması: – Şiş toxumalarında angiogenez adətən son dərəcə bol olur və fotoakustik görüntüləmə damar strukturunda anormallıqları aşkar edərək şişlərin erkən aşkarlanmasına kömək edə bilər.
3. Funksional görüntüləmə: – Fotoakustik görüntüləmə xərçəng və ürək-damar xəstəlikləri kimi xəstəliklərin funksional monitorinqi üçün böyük əhəmiyyət kəsb edən toxumalarda oksigenləşmə və deoksihemoqlobinin konsentrasiyasını aşkar etməklə toxumaların oksigenlə təchizatını qiymətləndirə bilər.
4. Dərinin təsviri: – Fotoakustik görüntüləmə səthi toxumalara çox həssas olduğu üçün dəri xərçənginin erkən aşkarlanması və dəri anormallıqlarının təhlili üçün əlverişlidir.
5. Beyin görüntüləmə: Fotoakustik görüntüləmə beyin qan axını məlumatını invaziv olmayan şəkildə insult və epilepsiya kimi beyin xəstəliklərinin öyrənilməsi üçün əldə edə bilər.

Fotoakustik təsvirin çətinlikləri və inkişaf istiqamətləri:
İşıq mənbəyiseçim: Müxtəlif dalğa uzunluqlarının işığın nüfuzu fərqlidir, düzgün dalğa uzunluğu balansının həlli və nüfuz dərinliyini necə seçmək çətin məsələdir. Siqnalın işlənməsi: Ultrasəs siqnallarının alınması və emalı yüksək sürətli və dəqiq alqoritmlər tələb edir və təsvirin yenidən qurulması texnologiyasının inkişafı da çox vacibdir. Multimodal görüntüləmə: Fotoakustik görüntüləmə daha əhatəli biotibbi məlumat vermək üçün digər görüntüləmə üsulları (MRT, CT, ultrasəs görüntüləmə kimi) ilə birləşdirilə bilər.

Fotoakustik görüntüləmə yüksək kontrast, yüksək ayırdetmə və qeyri-invazivlik xüsusiyyətlərinə malik olan yeni və çoxfunksiyalı biotibbi görüntüləmə texnologiyasıdır. Texnologiyanın inkişafı ilə fotoakustik görüntüləmə tibbi diaqnostika, əsas biologiya tədqiqatları, dərmanların hazırlanması və digər sahələrdə geniş tətbiq perspektivlərinə malikdir.