עקרונות של הדמיה פוטו -אקוסטית

עקרונות של הדמיה פוטו -אקוסטית

הדמיה פוטו -אקוסטית (PAI) היא טכניקת הדמיה רפואית שמשלבתאוֹפְּטִיקָהואקוסטיקה לייצור אותות קולי באמצעות האינטראקציה שלאוֹרעם רקמות לקבלת תמונות רקמות ברזולוציה גבוהה. הוא נמצא בשימוש נרחב בשדות ביו -רפואיים, במיוחד בגילוי גידולים, הדמיה של כלי הדם, הדמיית עור ושדות אחרים.

עִקָרוֹן:
1. ספיגת אור והתרחבות תרמית: - הדמיה פוטו -אקוסטית משתמשת באפקט התרמי המיוצר על ידי ספיגת אור. מולקולות הפיגמנט ברקמה (למשל, המוגלובין, מלנין) סופגות פוטונים (בדרך כלל אור קרוב לאינפרא אדום), המומרים לאנרגיית חום, וגורמים לעליית הטמפרטורות המקומיות.
2. התפשטות תרמית גורמת לאולטרסאונד: - עליית הטמפרטורה מובילה להתרחבות תרמית זעירה של הרקמה, המייצרת גלי לחץ (כלומר אולטרסאונד).
3. גילוי קולי: - הגלים הקוליים שנוצרו מתפשטים בתוך הרקמה, ואותות אלה מתקבלים לאחר מכן ומוקלטים על ידי חיישנים קוליים (כמו בדיקות קוליות).
4. שחזור תמונה: האות הקולי שנאסף מחושב ומעובד כדי לבנות מחדש את המבנה ותמונת התפקוד של הרקמה, שיכולים לספק את מאפייני הספיגה האופטית של הרקמה. היתרונות של הדמיה פוטו-אקוסטית: ניגודיות גבוהה: הדמיה פוטו-אקוסטית מסתמכת על מאפייני ספיגת האור של רקמות ורקמות שונות (כמו דם, שומן, שריר וכו ') יש יכולות שונות לספוג אור, כך שהוא יכול לספק תמונות בעלות ניטרות גבוהות. רזולוציה גבוהה: באמצעות הרזולוציה המרחבית הגבוהה של אולטרסאונד, הדמיה פוטו-אקוסטית יכולה להשיג דיוק הדמיה של מילימטר או אפילו תת-מילימטר. לא פולשני: הדמיה פוטו-אקוסטית אינה פולשנית, אור וצליל לא יגרמו לנזק לרקמות, מתאים מאוד לאבחון רפואי אנושי. יכולת הדמיה עומק: בהשוואה להדמיה אופטית מסורתית, הדמיה פוטו -אקוסטית יכולה לחדור למספר סנטימטרים מתחת לעור, המתאימה להדמיית רקמות עמוקות.

בַּקָשָׁה:
1. הדמיה וסקולרית:-הדמיה פוטו-אקוסטית יכולה לאתר את התכונות הסופגות אור של המוגלובין בדם, כך שהיא יכולה להציג במדויק את המבנה ואת מצב החמצון של כלי הדם לניטור מחזור מיקרו ושיפוט.
2. גילוי גידולים: - אנגיוגנזה ברקמות הגידול היא בדרך כלל בשפע במיוחד, והדמיה פוטו -אקוסטית יכולה לעזור לגילוי מוקדם של גידולים על ידי איתור חריגות במבנה כלי הדם.
3. הדמיה פונקציונאלית: - הדמיה פוטו -אקוסטית יכולה להעריך את אספקת החמצן של רקמות על ידי איתור ריכוז החמצן והדאוקסימוגלובין ברקמות, וזה בעל משמעות רבה לניטור תפקודי של מחלות כמו סרטן ומחלות לב וכלי דם.
4. הדמיית עור: - מכיוון שהדמיה פוטו -אקוסטית רגישה מאוד לרקמות שטחיות, היא מתאימה לגילוי מוקדם של סרטן העור ולניתוח חריגות בעור.
5. הדמיה מוחית: הדמיה פוטו-אקוסטית יכולה להשיג מידע על זרימת דם מוחית באופן לא פולשני לחקר מחלות מוח כמו שבץ ואפילפסיה.

אתגרים וכיווני פיתוח של הדמיה פוטו -אקוסטית:
מקור אורבחירה: חדירת אור באורכי גל שונים שונה, כיצד לבחור את רזולוציית איזון הגל הימני ועומק החדירה הוא אתגר. עיבוד אותות: רכישה ועיבוד של אותות קולי דורשים אלגוריתמים במהירות גבוהה ומדויקת, ופיתוח טכנולוגיית שחזור תמונות הוא גם מכריע. הדמיה רב -מודאלית: ניתן לשלב הדמיה פוטו -אקוסטית עם אופני הדמיה אחרים (כמו MRI, CT, הדמיה אולטרסאונד) כדי לספק מידע ביו -רפואי מקיף יותר.

הדמיה פוטו-אקוסטית היא טכנולוגיית הדמיה ביו-רפואית חדשה ורב-פונקציונלית, שיש לה את המאפיינים של ניגודיות גבוהה, רזולוציה גבוהה ולא פולשנית. עם פיתוח טכנולוגיה, להדמיה פוטו -אקוסטית יש סיכויי יישום רחבים באבחון רפואי, מחקר ביולוגי בסיסי, פיתוח תרופות ותחומים אחרים.