Principios da imaxe fotoacústica

Principios da imaxe fotoacústica

A imaxe fotoacústica (PAI) é unha técnica de imaxe médica que combinaópticae acústica para xerar sinais ultrasónicos mediante a interacción deluzcon tecido para obter imaxes de tecido de alta resolución. Úsase amplamente en campos biomédicos, especialmente na detección de tumores, imaxes vasculares, imaxes da pel e outros campos.

Principio:
1. Absorción da luz e expansión térmica: a imaxe fotoacústica emprega o efecto térmico producido pola absorción da luz. As moléculas de pigmento do tecido (por exemplo, hemoglobina, melanina) absorben fotóns (xeralmente luz infravermella próxima), que se converten en enerxía térmica, o que provoca un aumento das temperaturas locais.
2. A expansión térmica provoca ultrasóns: ​​– O aumento da temperatura provoca unha pequena expansión térmica do tecido, o que produce ondas de presión (é dicir, ultrasóns).
3. Detección ultrasónica: as ondas ultrasónicas xeradas propáganse dentro do tecido e estes sinais son posteriormente recibidos e rexistrados por sensores ultrasónicos (como sondas ultrasónicas).
4. Reconstrución da imaxe: o sinal ultrasónico recollido calcúlase e procésase para reconstruír a imaxe da estrutura e a función do tecido, o que pode proporcionar as características de absorción óptica do tecido. Vantaxes da imaxe fotoacústica: Alto contraste: a imaxe fotoacústica baséase nas características de absorción da luz dos tecidos, e os diferentes tecidos (como o sangue, a graxa, o músculo, etc.) teñen diferentes capacidades para absorber a luz, polo que poden proporcionar imaxes de alto contraste. Alta resolución: Usando a alta resolución espacial dos ultrasóns, a imaxe fotoacústica pode alcanzar unha precisión de imaxe milimétrica ou incluso submilimétrica. Non invasiva: a imaxe fotoacústica non é invasiva, a luz e o son non causan danos nos tecidos, moi axeitada para o diagnóstico médico humano. Capacidade de imaxe de profundidade: en comparación coa imaxe óptica tradicional, a imaxe fotoacústica pode penetrar varios centímetros baixo a pel, o que é axeitado para a imaxe de tecidos profundos.

Aplicación:
1. Imaxe vascular: a imaxe fotoacústica pode detectar as propiedades de absorción de luz da hemoglobina no sangue, polo que pode mostrar con precisión a estrutura e o estado de oxixenación dos vasos sanguíneos para monitorizar a microcirculación e avaliar enfermidades.
2. Detección de tumores: a anxioxénese nos tecidos tumorais adoita ser extremadamente abundante e as imaxes fotoacústicas poden axudar á detección precoz de tumores ao detectar anomalías na estrutura vascular.
3. Imaxe funcional: a imaxe fotoacústica pode avaliar o subministro de osíxeno aos tecidos detectando a concentración de osixenación e desoxihemoglobina nos tecidos, o que é de grande importancia para a monitorización funcional de enfermidades como o cancro e as enfermidades cardiovasculares.
4. Imaxe da pel: – Dado que a imaxe fotoacústica é moi sensible ao tecido superficial, é axeitada para a detección precoz do cancro de pel e a análise de anomalías cutáneas.
5. Imaxe cerebral: a imaxe fotoacústica pode obter información sobre o fluxo sanguíneo cerebral dun xeito non invasivo para o estudo de enfermidades cerebrais como os accidentes cerebrovasculares e a epilepsia.

Desafíos e direccións de desenvolvemento da imaxe fotoacústica:
Fonte de luzselección: a penetración da luz en diferentes lonxitudes de onda é diferente, polo que elixir a resolución correcta do equilibrio de lonxitudes de onda e a profundidade de penetración supón un reto. Procesamento de sinais: a adquisición e o procesamento de sinais ultrasónicos requiren algoritmos precisos e de alta velocidade, e o desenvolvemento de tecnoloxía de reconstrución de imaxes tamén é crucial. Imaxe multimodal: a imaxe fotoacústica pódese combinar con outras modalidades de imaxe (como a resonancia magnética, a TC e as imaxes por ultrasóns) para proporcionar información biomédica máis completa.

A imaxe fotoacústica é unha tecnoloxía de imaxe biomédica nova e multifuncional, que ten as características de alto contraste, alta resolución e non invasiva. Co desenvolvemento da tecnoloxía, a imaxe fotoacústica ten amplas perspectivas de aplicación no diagnóstico médico, a investigación en bioloxía básica, o desenvolvemento de fármacos e outros campos.