Nguyên lý của hình ảnh quang âm
Chụp ảnh quang âm (PAI) là một kỹ thuật hình ảnh y tế kết hợp...quang họcvà âm học để tạo ra tín hiệu siêu âm bằng cách sử dụng sự tương tác củaánh sángSử dụng mô để thu được hình ảnh mô có độ phân giải cao. Nó được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực y sinh học, đặc biệt là trong phát hiện khối u, chụp ảnh mạch máu, chụp ảnh da và các lĩnh vực khác.
Nguyên tắc:
1. Hấp thụ ánh sáng và giãn nở nhiệt: – Hình ảnh quang âm sử dụng hiệu ứng nhiệt được tạo ra bởi sự hấp thụ ánh sáng. Các phân tử sắc tố trong mô (ví dụ: hemoglobin, melanin) hấp thụ các photon (thường là ánh sáng cận hồng ngoại), được chuyển hóa thành năng lượng nhiệt, làm tăng nhiệt độ cục bộ.
2. Sự giãn nở nhiệt gây ra sóng siêu âm: – Sự tăng nhiệt độ dẫn đến sự giãn nở nhiệt nhỏ của mô, tạo ra sóng áp suất (tức là sóng siêu âm).
3. Phát hiện bằng sóng siêu âm: – Sóng siêu âm được tạo ra lan truyền trong mô, và các tín hiệu này sau đó được thu nhận và ghi lại bởi các cảm biến siêu âm (chẳng hạn như đầu dò siêu âm).
4. Tái tạo hình ảnh: Tín hiệu siêu âm thu được được tính toán và xử lý để tái tạo hình ảnh cấu trúc và chức năng của mô, từ đó cung cấp đặc tính hấp thụ quang học của mô. Ưu điểm của hình ảnh quang âm: Độ tương phản cao: Hình ảnh quang âm dựa trên đặc tính hấp thụ ánh sáng của mô, và các mô khác nhau (như máu, mỡ, cơ, v.v.) có khả năng hấp thụ ánh sáng khác nhau, do đó có thể cung cấp hình ảnh có độ tương phản cao. Độ phân giải cao: Sử dụng độ phân giải không gian cao của siêu âm, hình ảnh quang âm có thể đạt được độ chính xác hình ảnh ở mức milimet hoặc thậm chí dưới milimet. Không xâm lấn: Hình ảnh quang âm không xâm lấn, ánh sáng và âm thanh sẽ không gây tổn thương mô, rất phù hợp cho chẩn đoán y tế ở người. Khả năng tạo hình ảnh sâu: So với hình ảnh quang học truyền thống, hình ảnh quang âm có thể xuyên sâu vài centimet dưới da, phù hợp cho việc tạo hình ảnh mô sâu.
Ứng dụng:
1. Hình ảnh mạch máu: – Hình ảnh quang âm có thể phát hiện đặc tính hấp thụ ánh sáng của hemoglobin trong máu, do đó có thể hiển thị chính xác cấu trúc và tình trạng oxy hóa của mạch máu để theo dõi vi tuần hoàn và chẩn đoán bệnh.
2. Phát hiện khối u: – Sự hình thành mạch máu trong mô khối u thường rất phong phú, và hình ảnh quang âm có thể giúp phát hiện sớm khối u bằng cách phát hiện những bất thường trong cấu trúc mạch máu.
3. Hình ảnh chức năng: – Hình ảnh quang âm có thể đánh giá lượng oxy cung cấp cho các mô bằng cách phát hiện nồng độ oxy hóa và deoxyhemoglobin trong mô, điều này có ý nghĩa rất lớn đối với việc theo dõi chức năng của các bệnh như ung thư và bệnh tim mạch.
4. Chụp ảnh da: – Vì chụp ảnh quang âm rất nhạy với mô bề mặt, nên nó phù hợp cho việc phát hiện sớm ung thư da và phân tích các bất thường trên da.
5. Chụp ảnh não: Chụp ảnh quang âm có thể thu được thông tin về lưu lượng máu não một cách không xâm lấn để nghiên cứu các bệnh lý về não như đột quỵ và động kinh.
Những thách thức và hướng phát triển của kỹ thuật tạo ảnh quang âm:
Nguồn sángLựa chọn bước sóng: Độ xuyên thấu của ánh sáng ở các bước sóng khác nhau là khác nhau, việc lựa chọn bước sóng phù hợp để cân bằng độ phân giải và độ sâu xuyên thấu là một thách thức. Xử lý tín hiệu: Việc thu nhận và xử lý tín hiệu siêu âm đòi hỏi các thuật toán tốc độ cao và chính xác, và việc phát triển công nghệ tái tạo hình ảnh cũng rất quan trọng. Hình ảnh đa phương thức: Hình ảnh quang âm có thể được kết hợp với các phương thức hình ảnh khác (như MRI, CT, siêu âm) để cung cấp thông tin y sinh toàn diện hơn.
Chụp ảnh quang âm là một công nghệ hình ảnh y sinh đa chức năng mới, có đặc điểm là độ tương phản cao, độ phân giải cao và không xâm lấn. Với sự phát triển của công nghệ, chụp ảnh quang âm có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong chẩn đoán y khoa, nghiên cứu sinh học cơ bản, phát triển thuốc và các lĩnh vực khác.
Thời gian đăng bài: 23/09/2024