光音響イメージングの原理

光音響イメージングの原理

光音響イメージング（PAI）は、組み合わせた医療イメージング技術です光学の相互作用を使用して超音波信号を生成する音響学ライト組織を使用して、高解像度組織画像を取得します。生物医学分野、特に腫瘍検出、血管イメージング、皮膚イメージング、その他の分野で広く使用されています。

原理：
1。光吸収と熱膨張： - 光音響イメージングは​​、光吸収によって生成される熱効果を使用します。組織内の色素分子（例えば、ヘモグロビン、メラニン）は光子（通常は近赤外光）を吸収し、熱エネルギーに変換され、局所温度が上昇します。
2。熱膨張は超音波を引き起こします： - 温度上昇は、圧力波（すなわち超音波）を生成する組織の小さな熱膨張につながります。
3。超音波検出： - 生成された超音波波は組織内で伝播し、これらの信号はその後、超音波センサー（超音波プローブなど）によって受信および記録されます。
4。画像の再構築：収集された超音波信号が計算および処理され、組織の構造と関数の画像が再構築され、組織の光吸収特性が提供されます。光音響イメージングの利点：高コントラスト：光音響イメージングは​​、組織の光吸収特性に依存しており、異なる組織（血液、脂肪、筋肉など）には光を吸収する能力が異なるため、高コントラスト画像を提供できます。高解像度：超音波、光音響イメージングの高空間分解能を使用すると、ミリメートルまたはサブミリメーターのイメージング精度を達成できます。非侵襲的：光音響イメージングは​​非侵襲的であり、光と音は組織の損傷を引き起こさず、人間の医学的診断に非常に適しています。深さイメージング機能：従来の光学イメージングと比較して、光音響イメージングは​​、深部組織イメージングに適した皮膚の下で数センチメートルに浸透する可能性があります。

応用：
1。血管イメージング： - 光音響イメージングは​​、血液中のヘモグロビンの光吸収特性を検出できるため、微小循環と判断疾患を監視するための血管の構造と酸素化状態を正確に表示できます。
2。腫瘍検出： - 腫瘍組織の血管新生は通常非常に豊富であり、光音響イメージングは​​、血管構造の異常を検出することにより腫瘍の早期発見に役立ちます。
3。機能的イメージング： - 光音響イメージングは​​、組織の酸素化とデオキシヘモグロビンの濃度を検出することにより、組織の酸素供給を評価できます。
4。皮膚イメージング： - 光音響イメージングは​​表在体組織に非常に敏感であるため、皮膚がんの早期発見と皮膚異常の分析に適しています。
5。脳イメージング：光音響イメージングは​​、脳卒中やてんかんなどの脳疾患の研究のために、非侵襲的な方法で脳の血流情報を取得することができます。

光音響イメージングの課題と開発の方向：
光源選択：異なる波長の光浸透は異なります。適切な波長バランス解像度と浸透深度を選択する方法は課題です。信号処理：超音波信号の獲得と処理には、高速かつ正確なアルゴリズムが必要であり、画像再構成技術の開発も重要です。マルチモーダルイメージング：光音響イメージングは​​、他のイメージングモダリティ（MRI、CT、超音波イメージングなど）と組み合わせて、より包括的な生物医学情報を提供できます。

光音響イメージングは​​、新しいコントラスト、高解像度、非侵襲的な特性を持つ、新しい機能的な生物医学イメージング技術です。技術の開発に伴い、光音響イメージングには、医学診断、基本的な生物学研究、医薬品開発、その他の分野における幅広いアプリケーションの見通しがあります。