Principis de la imatge fotoacústica

Principis de la imatge fotoacústica

La imatge fotoacústica (PAI) és una tècnica d’imatge mèdica que combinaòpticai acústica per generar senyals ultrasòniques mitjançant la interacció dellumamb teixit per obtenir imatges de teixit d’alta resolució. S’utilitza àmpliament en camps biomèdics, especialment en la detecció del tumor, la imatge vascular, la imatge de la pell i altres camps.

Principi:
1. Absorció de llum i expansió tèrmica: - La imatge fotoacústica utilitza l'efecte tèrmic produït per l'absorció de la llum. Les molècules de pigment del teixit (per exemple, hemoglobina, melanina) absorbeixen fotons (generalment llum d’infraroig proper), que es converteixen en energia de calor, provocant que augmentin les temperatures locals.
2. L’expansió tèrmica causa l’ecografia: - L’augment de la temperatura condueix a una petita expansió tèrmica del teixit, que produeix ones de pressió (és a dir, ultrasons).
3. Detecció d’ultrasons: - Les ones d’ultrasons generades es propaguen dins del teixit, i aquests senyals són rebi i es registren posteriorment per sensors d’ultrasons (com ara sondes ultrasòniques).
. Reconstrucció d’imatges: El senyal d’ultrasons recollit es calcula i es processa per reconstruir l’estructura i la funció de la imatge del teixit, cosa que pot proporcionar les característiques d’absorció òptica del teixit. Avantatges de la imatge fotoacústica: alt contrast: la imatge fotoacústica es basa en les característiques d’absorció de la llum dels teixits i diferents teixits (com la sang, el greix, el múscul, etc.) tenen diferents habilitats per absorbir la llum, de manera que pot proporcionar imatges d’alt contrast. Alta resolució: l’ús de l’alta resolució espacial d’ecografia, la imatge fotoacústica pot aconseguir una precisió d’imatge de mil·límetre o fins i tot sub-mil·límetre. No invasiu: la imatge fotoacústica no és invasiva, la llum i el so no causaran danys al teixit, molt adequats per al diagnòstic mèdic humà. Capacitat d’imatge de profunditat: en comparació amb la imatge òptica tradicional, la imatge fotoacústica pot penetrar a diversos centímetres sota la pell, adequat per a imatges de teixits profunds.

Aplicació:
1. Imatge vascular:-La imatge fotoacústica pot detectar les propietats que absorbeixen la llum de l’hemoglobina a la sang, de manera que pot mostrar amb precisió l’estructura i l’estat d’oxigenació dels vasos sanguinis per controlar la microcirculació i jutjar malalties.
2. Detecció del tumor: - L’angiogènesi en els teixits tumorals sol ser extremadament abundant i la imatge fotoacústica pot ajudar a la detecció precoç de tumors detectant anormalitats en l’estructura vascular.
3. Imatge funcional: - La imatge fotoacústica pot avaluar el subministrament d’oxigen de teixits detectant la concentració d’oxigenació i desoxihemoglobina en teixits, que té una gran importància per al control funcional de malalties com el càncer i la malaltia cardiovascular.
5. Imatge de la pell: - Com que la imatge fotoacústica és molt sensible al teixit superficial, és adequat per a la detecció precoç del càncer de pell i l’anàlisi d’anormalitats de la pell.
5. Imatge cerebral: la imatge fotoacústica pot obtenir informació sobre flux sanguini cerebral de manera no invasiva per a l'estudi de malalties cerebrals com l'ictus i l'epilèpsia.

Reptes i indicacions de desenvolupament de la imatge fotoacústica:
Font de llumSelecció: la penetració de la llum de diferents longituds d’ona és diferent, com triar la resolució d’equilibri de longitud d’ona adequada i la profunditat de penetració és un repte. Processament de senyal: L’adquisició i el processament de senyals d’ultrasons requereixen algoritmes d’alta velocitat i precisos, i el desenvolupament de la tecnologia de reconstrucció d’imatges també és crucial. Imatge multimodal: la imatge fotoacústica es pot combinar amb altres modalitats d’imatge (com RM, TC, Imatge d’ultrasons) per proporcionar informació biomèdica més completa.

La imatge fotoacústica és una nova tecnologia biomèdica d’imatge biomèdica i multifuncional, que té les característiques de contrast elevat, d’alta resolució i no invasiva. Amb el desenvolupament de la tecnologia, la imatge fotoacústica té àmplies perspectives d’aplicació en diagnòstic mèdic, investigació bàsica de biologia, desenvolupament de fàrmacs i altres camps.