Photoacoustic Imaging- ի սկզբունքները

Photoacoustic Imaging- ի սկզբունքները

Photoacoustic Imaging (PAI) բժշկական պատկերապատման տեխնիկա է, որը համատեղում էօպտիկաեւ ակուստիկա `ուլտրաձայնային ազդանշաններ ստեղծելու համար` օգտագործելով փոխազդեցությունըլապտերհյուսվածքով `բարձր լուծման հյուսվածքներ ստանալու համար: Այն լայնորեն օգտագործվում է կենսաբժշկական դաշտերում, հատկապես ուռուցքի հայտնաբերման, անոթային պատկերապատման, մաշկի պատկերապատման եւ այլ ոլորտների մեջ:

Սկզբունք.
1. Լույսի կլանում եւ ջերմային ընդլայնում. - Photoacoustic Imaging- ը օգտագործում է թեթեւ կլանածով արտադրված ջերմային էֆեկտը: Հյուսվածքների մեջ պիգմենտային մոլեկուլները (օրինակ, հեմոգլոբին, մելանին) կլանում են ֆոտոնները (սովորաբար մոտ-ինֆրակարմիր լույսը), որոնք վերածվում են ջերմային էներգիայի, պատճառելով, որ տեղական ջերմաստիճանը բարձրանա:
2. Mal երմային ընդլայնումը առաջացնում է ուլտրաձայնային. - Temperature երմաստիճանի բարձրացումը հանգեցնում է հյուսվածքի մանր ջերմային ընդլայնմանը, որն արտադրում է ճնշման ալիքներ (այսինքն `ուլտրաձայնային):
3. Ուլտրաձայնային հայտնաբերում. - Ստեղծված ուլտրաձայնային ալիքները տարածվում են հյուսվածքի մեջ, եւ այդ ազդանշանները հետագայում ստացվում եւ ձայնագրվում են ուլտրաձայնային զոնդերի կողմից:
4. Պատկերների վերակառուցում. Հավաքված ուլտրաձայնային ազդանշանը հաշվարկվում եւ մշակվում է հյուսվածքի կառուցվածքն ու գործառնական պատկերը վերակառուցելու համար, որը կարող է տրամադրել հյուսվածքի օպտիկական կլանման բնութագրերը: Photoacoustic Imaging- ի առավելությունները. Բարձր հակադրություն. Photoacoustic Imaging- ը ապավինում է հյուսվածքների թեթեւ կլանման բնութագրերին, եւ տարբեր հյուսվածքներ (արյան, ճարպի, մկանների եւ այլն): Բարձր լուծում. Ուլտրաձայնային բարձր տարածական լուծաչափի օգտագործումը, Photoacoustic Imaging- ը կարող է հասնել միլիմետր կամ նույնիսկ ենթամլյիմետր պատկերազարդման ճշգրտության: Ոչ ինվազիվ. Photoacoustic Imaging- ը ոչ ինվազիվ է, թեթեւ եւ ձայնը չի առաջացնի հյուսվածքների վնաս, շատ հարմար է մարդու բժշկական ախտորոշման համար: Խորության պատկերապատման ունակություն. Համեմատած ավանդական օպտիկական պատկերացման հետ, ֆոտոշարքային պատկերումը կարող է ներթափանցել մի քանի սանտիմետր մաշկի տակ, որը հարմար է խորը հյուսվածքի պատկերների համար:

Դիմում.
1: Անոթային պատկերացում. - Photoacoustic Imaging- ը կարող է արյան մեջ հայտնաբերել հեմոգլոբինի թեթեւ կլանող հատկությունները, ուստի այն կարող է ճշգրիտ ցուցադրել արյան անոթների կառուցվածքն ու թթվածնային կարգավիճակը `միկրոշավարտի եւ դատողությունների հիվանդությունների մոնիտորինգի համար:
2. Ուռուցքային հայտնաբերում. - Ուռուցքային հյուսվածքներում անգիոգենեզը սովորաբար չափազանց առատ է, եւ ֆոտոշարքային պատկերումը կարող է օգնել ուռուցքների վաղ հայտնաբերմանը `անոթային կառուցվածքի աննորմալությունները հայտնաբերելու միջոցով:
3. Ֆունկցիոնալ պատկերացում. - Photoacoustic Imaging- ը կարող է գնահատել հյուսվածքների թթվածնի մատակարարումը `հյուսվածքներում թթվածնի եւ Deoxyhemoglobin- ի կոնցենտրացիան հայտնաբերելը, ինչը մեծ նշանակություն ունի քաղցկեղի եւ սրտանոթային հիվանդությունների ֆունկցիոնալ մոնիտորինգի համար:
4. Մաշկի պատկերացում. - Քանի որ Photoacoustic Imaging- ը շատ զգայուն է մակերեսային հյուսվածքի նկատմամբ, այն հարմար է մաշկի քաղցկեղի վաղ հայտնաբերման եւ մաշկի աննորմալությունների վերլուծության համար:
5. Ուղեղի պատկերում. Photoacoustic Imaging- ը կարող է ձեռք բերել ուղեղային արյան հոսքի տեղեկատվություն ոչ ինվազիվ ձեւով ուղեղի հիվանդությունների ուսումնասիրության համար, ինչպիսիք են ինսուլտը եւ էպիլեպսիան:

Photoacoustic Imaging- ի մարտահրավերներն ու զարգացման ուղղությունները.
Լույսի աղբյուրԸնտրություն. Տարբեր ալիքի երկարությունների թեթեւ ներթափանցումը տարբեր է, ինչպես ընտրել ճիշտ ալիքի երկարության մնացորդի լուծում եւ ներթափանցման խորություն: Ազդանշանի վերամշակում. Ուլտրաձայնային ազդանշանների ձեռքբերումն ու վերամշակումը պահանջում են գերարագ եւ ճշգրիտ ալգորիթմներ, եւ կարեւոր նշանակություն ունի նաեւ պատկերի վերակառուցման տեխնոլոգիայի զարգացումը: Մուլտիմոդալ պատկերացում. Photoacoustic Imaging- ը կարող է զուգակցվել այլ պատկերապատման ռեժիմների հետ (օրինակ `MRI, CT, ուլտրաձայնային պատկերացում)` կենսամեդիական ավելի համապարփակ տեղեկատվություն տրամադրելու համար:

Photoacoustic Imaging- ը նոր եւ բազմաֆունկցիոնալ կենսաբժշկական պատկերապատման տեխնոլոգիա է, որն ունի բարձր հակադրություն, բարձր լուծաչափ եւ ոչ ինվազիվ բնութագրեր: Տեխնոլոգիայի զարգացումով Photoacoustic Imaging- ը կիրառման լայն հեռանկարներ ունի բժշկական ախտորոշման, կենսաբանության հիմնական հետազոտությունների, թմրամիջոցների զարգացման եւ այլ ոլորտների վերաբերյալ: