Фотоакустикалык сүрөт тартуунун принциптери

Фотоакустикалык сүрөт тартуунун принциптери

Photoacoustic Imaging (PAI) - айкалыштырган медициналык сүрөттөө ыкмасыоптикажана акустиканын өз ара аракеттенүүсүн колдонуу менен ультраүн сигналдарын түзүүжарыккыртыш менен жогорку чечим кыртыш сүрөттөрдү алуу. Бул биомедициналык тармактарда, айрыкча шишиктерди аныктоодо, тамырларды сүрөттөөдө, терини сүрөттөөдө жана башка тармактарда кеңири колдонулат.

Принцип:
1. Жарыктын жутулушу жана термикалык кеңейиши: – Фотоакустикалык сүрөттөө жарык жутуудан пайда болгон жылуулук эффектин колдонот. Кыртыштагы пигменттик молекулалар (мисалы, гемоглобин, меланин) фотондорду (көбүнчө жакын инфракызыл жарык) сиңирип, алар жылуулук энергиясына айланып, жергиликтүү температуранын жогорулашына алып келет.
2. Термикалык кеңейүү УЗИге себеп болот: – Температуранын көтөрүлүшү кыртыштын кичинекей термикалык кеңейүүсүнө алып келет, ал басым толкундарын (б.а. УЗИ) пайда кылат.
3. Ультрадыбысты аныктоо: – Түзүлгөн ультра үн толкундары кыртыштын ичинде тарайт, жана бул сигналдар кийинчерээк ультраүн датчиктер (мисалы, ультраүн зонддору) тарабынан кабыл алынат жана жазылат.
4. Сүрөт реконструкциялоо: чогултулган УЗИ сигнал кыртыштын оптикалык жутуу мүнөздөмөлөрүн камсыз кыла ала турган ткандын структурасын жана функциялык сүрөтүн калыбына келтирүү үчүн эсептелет жана иштетилет. Фотоакустикалык сүрөт тартуунун артыкчылыктары: Жогорку контраст: Фотоакустикалык сүрөт ткандардын жарыкты сиңирүү өзгөчөлүктөрүнө таянат жана ар кандай ткандардын (мисалы, кан, май, булчуң ж.б.) жарыкты сиңирүү жөндөмдүүлүгү ар кандай болгондуктан, контрасттуу сүрөттөрдү бере алат. Жогорку резолюция: УЗИнин жогорку мейкиндик резолюциясын колдонуу менен фотоакустикалык сүрөт тартуу миллиметрдик, ал тургай суб-миллиметрлик тактыкка жетиши мүмкүн. Invasive эмес: Фотоакустикалык сүрөт инвазивдик эмес, жарык жана үн кыртыштарга зыян келтирбейт, адамдын медициналык диагнозу үчүн абдан ылайыктуу. Тереңдикти сүрөттөө мүмкүнчүлүгү: салттуу оптикалык сүрөттөө менен салыштырганда, фотоакустикалык сүрөттөлүш теринин астына бир нече сантиметрге кире алат, бул терең кыртыштарды сүрөттөө үчүн ылайыктуу.

Колдонмо:
1. Кан тамырларды сүрөттөө: – Фотоакустикалык сүрөт кандагы гемоглобиндин жарыкты сиңирүү касиеттерин аныктай алат, ошондуктан микроциркуляцияны көзөмөлдөө жана ооруларды аныктоо үчүн кан тамырлардын түзүмүн жана кычкылтектөө абалын так көрсөтө алат.
2. Шишикти аныктоо: – Шишик ткандарында ангиогенез адатта өтө көп жана фотоакустикалык сүрөт тамыр түзүмүндөгү аномалияларды аныктоо аркылуу шишиктерди эрте аныктоого жардам берет.
3. Функционалдык сүрөттөө: – Фотоакустикалык сүрөт кыртыштардагы кычкылтек менен дезоксигемоглобиндин концентрациясын аныктоо аркылуу ткандардын кычкылтек менен камсыз болушуна баа бере алат, бул рак жана жүрөк-кан тамыр оорулары сыяктуу оорулардын функционалдык мониторинги үчүн чоң мааниге ээ.
4. Теринин сүрөтү: – Фотоакустикалык сүрөт үстүртөн кыртыштарга өтө сезгич болгондуктан, теринин рагын эрте аныктоого жана теринин аномалияларын анализдөөгө ылайыктуу.
5. Мээнин сүрөтү: Фотоакустикалык сүрөт инсульт жана эпилепсия сыяктуу мээ ооруларын изилдөө үчүн инвазивдүү эмес түрдө мээнин кан агымы тууралуу маалыматты ала алат.

Фотоакустикалык сүрөт тартуунун көйгөйлөрү жана өнүгүү багыттары:
Жарык булагытандоо: Ар кандай толкун узундуктарындагы жарыктын өтүшү ар кандай, туура толкун узундугунун тең салмактуулугун кантип тандоо керек жана кирүү тереңдиги кыйын. Сигналдарды иштетүү: УЗИ сигналдарды алуу жана иштетүү жогорку ылдамдыктагы жана так алгоритмдерди талап кылат, жана сүрөттөрдү кайра куруу технологиясын өнүктүрүү да өтө маанилүү. Multimodal сүрөттөө: Photoacoustic сүрөттөө дагы комплекстүү биомедициналык маалымат менен камсыз кылуу үчүн башка сүрөттөө ыкмалары менен айкалыштырылышы мүмкүн (мисалы, MRI, КТ, УЗИ элестетүү).

Фотоакустикалык сүрөттөө – бул жаңы жана көп функциялуу биомедициналык сүрөттөө технологиясы, ал жогорку контраст, жогорку резолюция жана инвазивдик эмес мүнөздөмөлөргө ээ. Технологиянын өнүгүшү менен фотоакустикалык сүрөттөө медициналык диагностикада, негизги биология изилдөөлөрүндө, дары-дармектерди иштеп чыгууда жана башка тармактарда кеңири колдонуу перспективаларына ээ.