Principoj de fotoakustika bildigo

Principoj de fotoakustika bildigo

Fotoakustika Bildigo (PAI) estas medicina bildiga tekniko kiu kombinasoptikokaj akustiko por generi ultrasonajn signalojn uzante la interagadon delumokun histo por akiri alt-rezoluciajn histajn bildojn. Ĝi estas vaste uzata en biomedicinaj kampoj, precipe en tumordetekto, angia bildigo, haŭta bildigo kaj aliaj kampoj.

Principo:
1. Lum-absorbo kaj termika ekspansio: – Fotoakustika bildigo uzas la termikan efikon produktitan de lum-absorbo. La pigmentaj molekuloj en la histo (ekz., hemoglobino, melanino) absorbas fotonojn (kutime preskaŭ-infraruĝan lumon), kiuj estas konvertitaj en varmenergion, kaŭzante altiĝon de lokaj temperaturoj.
2. Termika ekspansio kaŭzas ultrasonon: – Temperaturpliiĝo kondukas al eta termika ekspansio de la histo, kiu produktas premondojn (t.e., ultrasonon).
3. Ultrasona detekto: – La generitaj ultrasonaj ondoj disvastiĝas ene de la histo, kaj ĉi tiuj signaloj estas poste ricevitaj kaj registritaj per ultrasonaj sensiloj (kiel ekzemple ultrasonaj sondiloj).
4. Bildrekonstruo: la kolektita ultrasona signalo estas kalkulita kaj prilaborita por rekonstrui la strukturon kaj funkcian bildon de la histo, kiu povas provizi la optikajn sorbajn karakterizaĵojn de la histo. Avantaĝoj de fotoakustika bildigo: Alta kontrasto: Fotoakustika bildigo dependas de la lum-absorbaj karakterizaĵoj de histoj, kaj malsamaj histoj (kiel sango, graso, muskolo, ktp.) havas malsamajn kapablojn absorbi lumon, do ĝi povas provizi alt-kontrastajn bildojn. Alta rezolucio: Uzante la altan spacan rezolucion de ultrasono, fotoakustika bildigo povas atingi milimetran aŭ eĉ submilimetran bildigan precizecon. Ne-invasiva: Fotoakustika bildigo estas ne-invasiva, lumo kaj sono ne kaŭzos histodamaĝon, tre taŭga por homa medicina diagnozo. Profunda bildiga kapablo: Kompare kun tradicia optika bildigo, fotoakustika bildigo povas penetri plurajn centimetrojn sub la haŭton, kio taŭgas por profunda hista bildigo.

Apliko:
1. Angia bildigo: – Fotoakustika bildigo povas detekti la lum-absorbajn ecojn de hemoglobino en la sango, do ĝi povas precize montri la strukturon kaj oksigenigan staton de sangaj vaskuloj por monitori mikrocirkuladon kaj juĝi malsanojn.
2. Tumordetekto: – Angiogenezo en tumorhistoj kutime estas ekstreme abunda, kaj fotoakustika bildigo povas helpi fruan detekton de tumoroj per detektado de anomalioj en angia strukturo.
3. Funkcia bildigo: - Fotoakustika bildigo povas taksi la oksigenprovizon de histoj per detektado de la koncentriĝo de oksigenado kaj deoksihemoglobino en histoj, kio estas tre grava por la funkcia monitorado de malsanoj kiel kancero kaj kardiovaskula malsano.
4. Haŭta bildigo: – Ĉar fotoakustika bildigo estas tre sentema al supraĵa histo, ĝi taŭgas por frua detekto de haŭtkancero kaj analizo de haŭtaj anomalioj.
5. Cerba bildigo: Fotoakustika bildigo povas akiri informojn pri la cerba sangofluo laŭ neinvazia maniero por la studo de cerbaj malsanoj kiel apopleksio kaj epilepsio.

Defioj kaj evoluaj direktoj de fotoakustika bildigo:
Lumfontoselektado: Lumpenetrado de malsamaj ondolongoj estas malsama, kiel elekti la ĝustan ondolonga ekvilibro-rezolucion kaj penetroprofundon estas defio. Signalprilaborado: La akiro kaj prilaborado de ultrasonaj signaloj postulas altrapidajn kaj precizajn algoritmojn, kaj la disvolviĝo de bildrekonstrua teknologio ankaŭ estas decida. Multmodala bildigo: Fotoakustika bildigo povas esti kombinita kun aliaj bildigaj modalecoj (kiel ekzemple MRI, CT, ultrasona bildigo) por provizi pli ampleksajn biomedicinajn informojn.

Fotoakustika bildigo estas nova kaj multfunkcia biomedicina bildiga teknologio, kiu havas la karakterizaĵojn de alta kontrasto, alta rezolucio kaj neinvazia. Kun la disvolviĝo de teknologio, fotoakustika bildigo havas larĝajn aplikajn perspektivojn en medicina diagnozo, baza biologia esplorado, medikament-disvolviĝo kaj aliaj kampoj.