Principes van foto -akoestische beeldvorming

Principes van foto -akoestische beeldvorming

Foto -akoestische beeldvorming (PAI) is een medische beeldvormingstechniek die combineertoptieken akoestiek om ultrasone signalen te genereren met behulp van de interactie vanlichtmet weefsel om weefselbeelden met hoge resolutie te verkrijgen. Het wordt veel gebruikt in biomedische velden, vooral bij tumordetectie, vasculaire beeldvorming, huidbeeldvorming en andere velden.

Beginsel:
1. Lichtabsorptie en thermische expansie: - Foto -akoestische beeldvorming maakt gebruik van het thermische effect geproduceerd door lichtabsorptie. De pigmentmoleculen in het weefsel (bijv. Hemoglobine, melanine) absorberen fotonen (meestal bijna-infrarood licht), die worden omgezet in warmte-energie, waardoor lokale temperaturen stijgen.
2. Thermische expansie veroorzaakt echografie: - Temperatuurstijging leidt tot kleine thermische expansie van het weefsel, dat drukgolven produceert (dwz echografie).
3. Ultrasone detectie: - De gegenereerde ultrasone golven propageren zich in het weefsel, en deze signalen worden vervolgens ontvangen en geregistreerd door ultrasone sensoren (zoals ultrasone sondes).
4. Beeldreconstructie: het verzamelde ultrasone signaal wordt berekend en verwerkt om de structuur en het functiebeeld van het weefsel opnieuw op te bouwen, dat de optische absorptiekarakteristieken van het weefsel kan bieden. Voordelen van foto-akoestische beeldvorming: hoog contrast: foto-akoestische beeldvorming is gebaseerd op de lichtabsorptiekarakteristieken van weefsels en verschillende weefsels (zoals bloed, vet, spieren, enz.) Hebt verschillende mogelijkheden om licht te absorberen, zodat het hoog contrastbeelden kan bieden. Hoge resolutie: het gebruik van de hoge ruimtelijke resolutie van echografie, foto-akoestische beeldvorming kan millimeter of zelfs submillimeter beeldvormingsnauwkeurigheid bereiken. Niet-invasief: foto-akoestische beeldvorming is niet-invasief, licht en geluid zullen geen weefselschade veroorzaken, zeer geschikt voor de medische diagnose van de mens. Diepte beeldvormingscapaciteit: vergeleken met traditionele optische beeldvorming, kan foto -akoestische beeldvorming verschillende centimeters onder de huid doordringen, wat geschikt is voor diepe weefselbeeldvorming.

Sollicitatie:
1. Vasculaire beeldvorming:-Foto-akoestische beeldvorming kan de lichtabsorberende eigenschappen van hemoglobine in het bloed detecteren, zodat het de structuur en de zuurstofstatus van bloedvaten nauwkeurig kan weergeven voor het bewaken van microcirculatie en het beoordelen van ziekten.
2. Tumormetectie: - Angiogenese in tumorweefsels is meestal extreem overvloedig en foto -akoestische beeldvorming kan vroege detectie van tumoren helpen door afwijkingen in vasculaire structuur te detecteren.
3. Functionele beeldvorming: - Foto -akoestische beeldvorming kan de zuurstoftoevoer van weefsels beoordelen door de concentratie van oxygenatie en deoxyhemoglobine in weefsels te detecteren, wat van groot belang is voor de functionele monitoring van ziekten zoals kanker en hart- en cardiovasculaire ziekte.
4. Huidbeeldvorming: - Omdat foto -akoestische beeldvorming zeer gevoelig is voor oppervlakkig weefsel, is het geschikt voor vroege detectie van huidkanker en analyse van huidafwijkingen.
5. Brainbeeldvorming: foto-akoestische beeldvorming kan cerebrale bloedstroominformatie op een niet-invasieve manier verkrijgen voor de studie van hersenziekten zoals beroerte en epilepsie.

Uitdagingen en ontwikkelingsrichtingen van foto -akoestische beeldvorming:
LichtbronSelectie: lichtpenetratie van verschillende golflengten is anders, hoe de rechter golflengtebalansresolutie en penetratiediepte te kiezen is een uitdaging. Signaalverwerking: de acquisitie en verwerking van ultrasone signalen vereisen snelle en nauwkeurige algoritmen, en de ontwikkeling van beeldreconstructietechnologie is ook cruciaal. Multimodale beeldvorming: foto -akoestische beeldvorming kan worden gecombineerd met andere beeldvormingsmodaliteiten (zoals MRI, CT, ultrasone beeldvorming) om uitgebreidere biomedische informatie te bieden.

Foto-akoestische beeldvorming is een nieuwe en multifunctionele biomedische beeldvormingstechnologie, die de kenmerken heeft van hoog contrast, hoge resolutie en niet-invasief. Met de ontwikkeling van technologie heeft foto -akoestische beeldvorming brede toepassingsperspectieven bij medische diagnose, basisbiologieonderzoek, ontwikkeling van geneesmiddelen en andere gebieden.