Prinsip-prinsip pencitraan fotoakustik

Prinsip-prinsip pencitraan fotoakustik

Pencitraan Fotoakustik (PAI) nyaéta téknik pencitraan médis anu ngagabungkeunoptikjeung akustik pikeun ngahasilkeun sinyal ultrasonik ngagunakeun interaksicahayaku jaringan pikeun kéngingkeun gambar jaringan résolusi luhur. Ieu seueur dianggo dina widang biomédis, khususna dina deteksi tumor, pencitraan vaskular, pencitraan kulit sareng widang sanésna.

Prinsip:
1. Nyerep cahaya sareng ékspansi termal: – Pencitraan fotoakustik nganggo éfék termal anu dihasilkeun ku panyerepan cahaya. Molekul pigmén dina jaringan (contona, hémoglobin, melanin) nyerep foton (biasana cahaya deukeut-infra red), anu dirobah jadi énergi panas, nyababkeun suhu lokal naék.
2. Ékspansi termal nyababkeun ultrasound: – Kanaékan suhu nyababkeun ékspansi termal jaringan anu alit, anu ngahasilkeun gelombang tekanan (nyaéta ultrasound).
3. Deteksi ultrasonik: – Gelombang ultrasonik anu dihasilkeun nyebar di jero jaringan, sareng sinyal ieu salajengna ditampi sareng dirékam ku sénsor ultrasonik (sapertos probe ultrasonik).
4. Rekonstruksi gambar: sinyal ultrasonik anu dikumpulkeun diitung sareng diolah pikeun ngawangun deui gambar struktur sareng fungsi jaringan, anu tiasa nyayogikeun karakteristik panyerepan optik jaringan. Kaunggulan pencitraan fotoakustik: Kontras anu luhur: Pencitraan fotoakustik ngandelkeun karakteristik panyerepan cahaya jaringan, sareng jaringan anu béda (sapertos getih, lemak, otot, jsb.) gaduh kamampuan anu béda pikeun nyerep cahaya, janten tiasa nyayogikeun gambar kontras anu luhur. Résolusi anu luhur: Nganggo résolusi spasial ultrasound anu luhur, pencitraan fotoakustik tiasa ngahontal akurasi pencitraan milimeter atanapi bahkan sub-milimeter. Non-invasif: Pencitraan fotoakustik henteu invasif, cahaya sareng sora moal nyababkeun karusakan jaringan, cocog pisan pikeun diagnosis médis manusa. Kamampuan pencitraan jerona: Dibandingkeun sareng pencitraan optik tradisional, pencitraan fotoakustik tiasa nembus sababaraha séntiméter di handapeun kulit, anu cocog pikeun pencitraan jaringan jero.

Aplikasi:
1. Pencitraan vaskular: – Pencitraan fotoakustik tiasa ngadeteksi sipat hémoglobin dina getih anu nyerep cahaya, janten tiasa nampilkeun struktur sareng status oksigénasi pembuluh darah sacara akurat pikeun ngawas mikrosirkulasi sareng nangtoskeun panyakit.
2. Deteksi tumor: – Angiogenesis dina jaringan tumor biasana loba pisan, sareng pencitraan fotoakustik tiasa ngabantosan deteksi awal tumor ku cara ngadeteksi abnormalitas dina struktur vaskular.
3. Pencitraan fungsional: – Pencitraan fotoakustik tiasa meunteun suplai oksigén jaringan ku cara ngadeteksi konsentrasi oksigénasi sareng deoksihemoglobin dina jaringan, anu penting pisan pikeun pangawasan fungsional panyakit sapertos kanker sareng panyakit kardiovaskular.
4. Pencitraan kulit: – Kusabab pencitraan fotoakustik sénsitip pisan kana jaringan superfisial, éta cocog pikeun deteksi dini kanker kulit sareng analisis abnormalitas kulit.
5. Pencitraan otak: Pencitraan fotoakustik tiasa kéngingkeun inpormasi aliran getih otak ku cara anu henteu invasif pikeun nalungtik panyakit otak sapertos stroke sareng epilepsi.

Tangtangan sareng arah pamekaran pencitraan fotoakustik:
Sumber cahayaPilihan: Penetrasi cahaya tina panjang gelombang anu béda-béda béda-béda, kumaha milih kasaimbangan panjang gelombang anu pas, résolusi sareng jerona penetrasi mangrupikeun tantangan. Pamrosésan sinyal: Akuisisi sareng pamrosésan sinyal ultrasonik meryogikeun algoritma anu gancang sareng akurat, sareng pamekaran téknologi rekonstruksi gambar ogé penting pisan. Pencitraan multimodal: Pencitraan fotoakustik tiasa digabungkeun sareng modalitas pencitraan sanés (sapertos MRI, CT, pencitraan ultrasound) pikeun nyayogikeun inpormasi biomédis anu langkung lengkep.

Pencitraan fotoakustik nyaéta téknologi pencitraan biomédis anyar sareng multi-fungsi, anu gaduh ciri kontras anu luhur, résolusi anu luhur sareng henteu invasif. Kalayan kamekaran téknologi, pencitraan fotoakustik gaduh prospek aplikasi anu lega dina diagnosis médis, panalungtikan biologi dasar, pamekaran ubar sareng widang sanésna.