Principios de la imagen fotoacústica.

Principios de la imagen fotoacústica.

La imagen fotoacústica (PAI) es una técnica de imagen médica que combinaópticay acústica para generar señales ultrasónicas utilizando la interacción deluzcon tejido para obtener imágenes de tejido de alta resolución. Se utiliza ampliamente en campos biomédicos, especialmente en detección de tumores, imágenes vasculares, imágenes de la piel y otros campos.

Principio:
1. Absorción de luz y expansión térmica: – La imagen fotoacústica utiliza el efecto térmico producido por la absorción de luz. Las moléculas de pigmento en el tejido (p. ej., hemoglobina, melanina) absorben fotones (generalmente luz infrarroja cercana), que se convierten en energía térmica, lo que provoca un aumento de la temperatura local.
2. La expansión térmica provoca ultrasonidos: – El aumento de temperatura provoca una pequeña expansión térmica del tejido, que produce ondas de presión (es decir, ultrasonidos).
3. Detección ultrasónica: – Las ondas ultrasónicas generadas se propagan dentro del tejido y estas señales son posteriormente recibidas y registradas por sensores ultrasónicos (como sondas ultrasónicas).
4. Reconstrucción de imágenes: la señal ultrasónica recopilada se calcula y procesa para reconstruir la imagen de estructura y función del tejido, lo que puede proporcionar las características de absorción óptica del tejido. Ventajas de las imágenes fotoacústicas: Alto contraste: las imágenes fotoacústicas se basan en las características de absorción de luz de los tejidos, y diferentes tejidos (como sangre, grasa, músculos, etc.) tienen diferentes capacidades para absorber la luz, por lo que pueden proporcionar imágenes de alto contraste. Alta resolución: utilizando la alta resolución espacial del ultrasonido, las imágenes fotoacústicas pueden lograr una precisión de imagen milimétrica o incluso submilimétrica. No invasivo: las imágenes fotoacústicas no son invasivas, la luz y el sonido no causan daño a los tejidos, muy adecuadas para el diagnóstico médico humano. Capacidad de obtención de imágenes en profundidad: en comparación con las imágenes ópticas tradicionales, las imágenes fotoacústicas pueden penetrar varios centímetros debajo de la piel, lo que es adecuado para imágenes de tejidos profundos.

Solicitud:
1. Imágenes vasculares: – Las imágenes fotoacústicas pueden detectar las propiedades de absorción de luz de la hemoglobina en la sangre, por lo que pueden mostrar con precisión la estructura y el estado de oxigenación de los vasos sanguíneos para monitorear la microcirculación y juzgar enfermedades.
2. Detección de tumores: – La angiogénesis en los tejidos tumorales suele ser extremadamente abundante y las imágenes fotoacústicas pueden ayudar a la detección temprana de tumores al detectar anomalías en la estructura vascular.
3. Imágenes funcionales: – Las imágenes fotoacústicas pueden evaluar el suministro de oxígeno de los tejidos detectando la concentración de oxigenación y desoxihemoglobina en los tejidos, lo cual es de gran importancia para el seguimiento funcional de enfermedades como el cáncer y las enfermedades cardiovasculares.
4. Imágenes de la piel: – Debido a que las imágenes fotoacústicas son muy sensibles al tejido superficial, son adecuadas para la detección temprana del cáncer de piel y el análisis de anomalías de la piel.
5. Imágenes del cerebro: las imágenes fotoacústicas pueden obtener información sobre el flujo sanguíneo cerebral de forma no invasiva para el estudio de enfermedades cerebrales como accidentes cerebrovasculares y epilepsia.

Desafíos y direcciones de desarrollo de las imágenes fotoacústicas:
fuente de luzSelección: La penetración de la luz de diferentes longitudes de onda es diferente, cómo elegir la resolución de equilibrio de longitud de onda y la profundidad de penetración adecuadas es un desafío. Procesamiento de señales: la adquisición y el procesamiento de señales ultrasónicas requieren algoritmos precisos y de alta velocidad, y el desarrollo de la tecnología de reconstrucción de imágenes también es crucial. Imágenes multimodales: las imágenes fotoacústicas se pueden combinar con otras modalidades de imágenes (como resonancia magnética, tomografía computarizada, ecografía) para proporcionar información biomédica más completa.

La imagen fotoacústica es una tecnología de imagen biomédica nueva y multifuncional, que tiene las características de alto contraste, alta resolución y no invasiva. Con el desarrollo de la tecnología, las imágenes fotoacústicas tienen amplias perspectivas de aplicación en el diagnóstico médico, la investigación en biología básica, el desarrollo de fármacos y otros campos.