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 deluzA microscopia eletrônica de transmissão (MET) utiliza tecido para obter imagens de alta resolução dos mesmos. É amplamente utilizada na área biomédica, especialmente na detecção de tumores, imagens vasculares, imagens da pele e outros campos.

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 um 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 propagam-se 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 imagem da estrutura e função do tecido, o que permite obter as características de absorção óptica do tecido. Vantagens da imagem fotoacústica: Alto contraste: A imagem fotoacústica baseia-se nas características de absorção de luz dos tecidos, e diferentes tecidos (como sangue, gordura, músculo, etc.) possuem diferentes capacidades de absorção de luz, permitindo a obtenção de imagens de alto contraste. Alta resolução: Utilizando a alta resolução espacial do ultrassom, a imagem fotoacústica pode alcançar precisão milimétrica ou até submilimétrica. Não invasiva: A imagem fotoacústica é não invasiva; a luz e o som não causam danos aos tecidos, sendo muito adequada para diagnósticos médicos em humanos. Capacidade de imagem em profundidade: Comparada à imagem óptica tradicional, a imagem fotoacústica pode penetrar vários centímetros sob a pele, sendo adequada para imagens de tecidos profundos.

Aplicativo:
1. Imagem vascular: – A imagem fotoacústica pode detectar as propriedades de absorção de luz da hemoglobina no sangue, permitindo visualizar com precisão a estrutura e o estado de oxigenação dos vasos sanguíneos para monitorar a microcirculação e diagnosticar doenças.
2. Detecção de tumores: – A angiogênese em tecidos tumorais é geralmente extremamente abundante, e a imagem fotoacústica pode auxiliar na detecção precoce de tumores, identificando anormalidades na estrutura vascular.
3. Imagem funcional: – A imagem fotoacústica pode avaliar o suprimento de oxigênio dos tecidos, detectando a concentração de oxigênio e desoxihemoglobina 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 a detecção precoce do câncer de pele e para a análise de anormalidades cutâneas.
5. Imagem cerebral: A imagem fotoacústica pode obter informações sobre o fluxo sanguíneo cerebral de forma não invasiva para o estudo de doenças cerebrais como acidente vascular cerebral e epilepsia.

Desafios e direções de desenvolvimento da imagem fotoacústica:
Fonte de luzSeleção: A penetração da luz em diferentes comprimentos de onda varia, 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 de alta velocidade e precisão, sendo também crucial o desenvolvimento de tecnologias de reconstrução de imagem. 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, que possui características de alto contraste, alta resolução e não invasiva. Com o desenvolvimento da tecnologia, a imagem fotoacústica apresenta amplas perspectivas de aplicação em diagnóstico médico, pesquisa biológica básica, desenvolvimento de medicamentos e outras áreas.