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. É amplamente utilizado en campos biomédicos, especialmente na detección de tumores, imaxes vasculares, imaxes da pel e outros campos.

Principio:
1. Absorción de luz e expansión térmica: – A imaxe fotoacústica utiliza o efecto térmico producido pola absorción da luz. As moléculas de pigmento do tecido (por exemplo, hemoglobina, melanina) absorben fotóns (normalmente luz infravermella próxima), que se converten en enerxía térmica, o que fai que as temperaturas locais aumenten.
2. A expansión térmica provoca ultrasóns: ​​– O aumento da temperatura leva a unha pequena expansión térmica do tecido, 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: calcúlase e procesa o sinal ultrasónico recollido para reconstruír a imaxe da 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 os diferentes tecidos (como sangue, graxa, músculos, 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, as imaxes fotoacústicas poden acadar unha precisión milimétrica ou incluso submilimétrica. Non invasivo: 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 en profundidade: en comparación coa imaxe óptica tradicional, as imaxes fotoacústicas poden penetrar varios centímetros baixo a pel, o que é axeitado para a imaxe de tecido profundo.

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 osixenación dos vasos sanguíneos para controlar a microcirculación e xulgar as enfermidades.
2. Detección de tumores: – A anxioxénese nos tecidos tumorais adoita ser extremadamente abundante, e as imaxes fotoacústicas poden axudar á detección precoz dos tumores detectando anomalías na estrutura vascular.
3. Imaxe funcional: – A imaxe fotoacústica pode avaliar o aporte de osíxeno dos tecidos detectando a concentración de osixenación e desoxihemoglobina nos tecidos, o que é de gran importancia para o seguimento funcional de enfermidades como o cancro e as enfermidades cardiovasculares.
4. Imaxe da pel: - Debido a que a imaxe fotoacústica é moi sensible ao tecido superficial, é adecuada para a detección precoz do cancro de pel e a análise de anomalías da pel.
5. Imaxe do cerebro: as imaxes fotoacústicas poden obter información sobre o fluxo sanguíneo cerebral de forma non invasiva para o estudo de enfermidades cerebrais como o accidente vascular cerebral e a epilepsia.

Retos e direccións de desenvolvemento da imaxe fotoacústica:
Fonte de luzselección: a penetración da luz de diferentes lonxitudes de onda é diferente, como elixir a resolución correcta de equilibrio de lonxitude de onda e profundidade de penetración é un desafío. Procesamento de sinais: a adquisición e procesamento de sinais ultrasónicos requiren algoritmos precisos e de alta velocidade, 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 a resonancia magnética, a TC, a ecografía) para proporcionar unha 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 en diagnóstico médico, investigación en bioloxía básica, desenvolvemento de fármacos e outros campos.