Princípios da imagem fotoacústica

Princípios da imagem fotoacústica

A Imagem Fotoacústica (PAI) é uma técnica de imagem médica que combinaópticae acústica para gerar sinais ultrassônicos usando a interação deluzcom tecido para obter imagens de tecido de alta resolução. É amplamente utilizado em áreas biomédicas, especialmente na detecção de tumores, imagens vasculares, imagens de pele e outras áreas.

Princípio:
1. Absorção de luz e expansão térmica: – A imagem fotoacústica utiliza o efeito térmico produzido pela absorção de luz. As moléculas de pigmento no tecido (por exemplo, hemoglobina, melanina) absorvem fótons (geralmente luz infravermelha próxima), que são convertidos em energia térmica, causando o aumento da temperatura local.
2. A expansão térmica causa ultrassom: – O aumento da temperatura leva a uma pequena expansão térmica do tecido, que produz ondas de pressão (ou seja, ultrassom).
3. Detecção ultrassônica: – As ondas ultrassônicas geradas se propagam dentro do tecido e esses sinais são posteriormente recebidos e registrados por sensores ultrassônicos (como sondas ultrassônicas).
4. Reconstrução de imagem: o sinal ultrassônico coletado é calculado e processado para reconstruir a estrutura e a função da imagem do tecido, o que pode fornecer as características de absorção óptica do tecido. Vantagens da imagem fotoacústica: Alto contraste: A imagem fotoacústica depende das características de absorção de luz dos tecidos, e diferentes tecidos (como sangue, gordura, músculo, etc.) têm diferentes capacidades de absorver luz, por isso pode fornecer imagens de alto contraste. Alta resolução: Usando a alta resolução espacial do ultrassom, a imagem fotoacústica pode atingir precisão de imagem milimétrica ou até submilimétrica. Não invasiva: A imagem fotoacústica é não invasiva, a luz e o som não causam danos aos tecidos, muito adequada para diagnóstico médico humano. Capacidade de imagem de profundidade: Comparada com a imagem óptica tradicional, a imagem fotoacústica pode penetrar vários centímetros sob a pele, o que é adequado para imagens de tecidos profundos.

Aplicativo:
1. Imagem vascular: – A imagem fotoacústica pode detectar as propriedades de absorção de luz da hemoglobina no sangue, de modo que pode exibir com precisão a estrutura e o estado de oxigenação dos vasos sanguíneos para monitorar a microcirculação e avaliar doenças.
2. Detecção de tumores: – A angiogênese em tecidos tumorais geralmente é extremamente abundante, e a imagem fotoacústica pode ajudar na detecção precoce de tumores, detectando anormalidades na estrutura vascular.
3. Imagem funcional: – A imagem fotoacústica pode avaliar o suprimento de oxigênio dos tecidos detectando a concentração de oxigenação e desoxiemoglobina nos tecidos, o que é de grande importância para o monitoramento funcional de doenças como câncer e doenças cardiovasculares.
4. Imagem da pele: – Como a imagem fotoacústica é muito sensível ao tecido superficial, ela é adequada para detecção precoce de câncer de pele e análise de anormalidades da pele.
5. Imagem cerebral: a imagem fotoacústica pode obter informações sobre o fluxo sanguíneo cerebral de maneira não invasiva para o estudo de doenças cerebrais, como derrame e epilepsia.

Desafios e direções de desenvolvimento da imagem fotoacústica:
Fonte de luzSeleção: A penetração da luz em diferentes comprimentos de onda é diferente, e escolher o equilíbrio certo entre resolução e profundidade de penetração é um desafio. Processamento de sinal: A aquisição e o processamento de sinais ultrassônicos exigem algoritmos precisos e de alta velocidade, e o desenvolvimento da tecnologia de reconstrução de imagens também é crucial. Imagem multimodal: A imagem fotoacústica pode ser combinada com outras modalidades de imagem (como ressonância magnética, tomografia computadorizada e ultrassom) para fornecer informações biomédicas mais abrangentes.

A imagem fotoacústica é uma tecnologia de imagem biomédica nova e multifuncional, com características de alto contraste, alta resolução e não invasiva. Com o desenvolvimento da tecnologia, a imagem fotoacústica tem amplas perspectivas de aplicação em diagnósticos médicos, pesquisa em biologia básica, desenvolvimento de medicamentos e outras áreas.