Principios da imaxe fotoacústica

Principios da imaxe fotoacústica

A imaxe fotoacústica (PAI) é unha técnica de imaxe médica que combinaópticae acústica para xerar sinais ultrasóns usando a interacción deLuzco tecido para obter imaxes de tecido de alta resolución. É moi utilizado en campos biomédicos, especialmente na detección de tumor, imaxes vasculares, imaxes de pel e outros campos.

Principio:
1. Absorción de luz e expansión térmica: - A imaxe fotoacústica usa o efecto térmico producido pola absorción de luz. As moléculas de pigmento no tecido (por exemplo, hemoglobina, melanina) absorben fotóns (normalmente luz infravermella), que se converten en enerxía térmica, facendo que as temperaturas locais aumenten.
2. A expansión térmica provoca a ecografía: - O aumento da temperatura leva a unha pequena expansión térmica do tecido, que produce ondas de presión (é dicir, ultrasonido).
3. Detección de ultrasóns: ​​- As ondas ultrasónicas xeradas propagan dentro do tecido e estes sinais son posteriormente recibidos e rexistrados por sensores ultrasóns (como sondas ultrasónicas).
4. Reconstrución da imaxe: o sinal ultrasónico recollido calcúlase e procesa para reconstruír a imaxe de estrutura e función do tecido, que pode proporcionar as características de absorción óptica do tecido. Vantaxes da imaxe fotoacústica: alto contraste: a imaxe fotoacústica depende das características de absorción de luz dos tecidos e diferentes tecidos (como sangue, graxa, músculo, etc.) teñen diferentes habilidades para absorber luz, polo que pode proporcionar imaxes de alto contraste. Alta resolución: empregando a alta resolución espacial de ultrasóns, a imaxe fotoacústica pode conseguir unha precisión de imaxes de milímetro ou incluso sub-milímetro. Non invasiva: a imaxe fotoacústica non é invasiva, a luz e o son non causarán danos nos tecidos, moi adecuados 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, que é adecuado para imaxes de tecido profundo.

Aplicación:
1. Imaxe vascular:-A imaxe fotoacústica pode detectar as propiedades que absorben a luz da hemoglobina no sangue, polo que pode amosar con precisión a estrutura e o estado de osixenación dos vasos sanguíneos para controlar a microcirculación e xulgar enfermidades.
2. Detección do tumor: - A anxioxénese nos tecidos tumorales adoita ser extremadamente abundante, e a imaxe fotoacústica pode axudar á detección precoz de tumores detectando anormalidades na estrutura vascular.
3. Imaxe funcional: - A imaxe fotoacústica pode avaliar o subministro de osíxeno de tecidos detectando a concentración de osixenación e desoxihemoglobina nos tecidos, que é de gran importancia para o control funcional de enfermidades como o cancro e a enfermidade cardiovascular.
4. Imaxe da pel: - Debido a que a imaxe fotoacústica é moi sensible ao tecido superficial, é adecuado para a detección precoz do cancro de pel e a análise de anormalidades da pel.
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 o ictus e a epilepsia.

Desafíos e direccións de desenvolvemento da imaxe fotoacústica:
Fonte de luzSelección: a penetración de luz de diferentes lonxitudes de onda é diferente, como escoller a resolución de saldo de onda adecuada e a profundidade de penetración é un reto. Procesamento do sinal: A adquisición e procesamento de sinais ultrasóns requiren algoritmos de alta velocidade e precisos, e o desenvolvemento da tecnoloxía de reconstrución de imaxes tamén é crucial. Imaxe multimodal: a imaxe fotoacústica pódese combinar con outras modalidades de imaxe (como MRI, TC, imaxes de ultrasóns) para proporcionar información biomédica máis completa.

A imaxe fotoacústica é unha tecnoloxía de imaxe biomédica nova e multi-funcional, que ten as características de alto contraste, alta resolución e non invasiva. Co desenvolvemento da tecnoloxía, a imaxe fotoacústica ten amplas perspectivas de aplicacións no diagnóstico médico, investigación básica de bioloxía, desenvolvemento de drogas e outros campos.