مبادئ التصوير الضوئي الصوتي

مبادئ التصوير الضوئي الصوتي

التصوير الضوئي الصوتي (PAI) هو تقنية تصوير طبي تجمع بينبصرياتوالصوتيات لتوليد إشارات فوق صوتية باستخدام تفاعلضوءباستخدام الأنسجة للحصول على صور عالية الدقة للأنسجة. ويُستخدم على نطاق واسع في المجالات الطبية الحيوية، وخاصةً في الكشف عن الأورام، وتصوير الأوعية الدموية، وتصوير الجلد، وغيرها.

مبدأ:
١. امتصاص الضوء والتمدد الحراري: يستخدم التصوير الضوئي الصوتي التأثير الحراري الناتج عن امتصاص الضوء. تمتص جزيئات الصبغة في الأنسجة (مثل الهيموغلوبين والميلانين) الفوتونات (عادةً ما تكون قريبة من الأشعة تحت الحمراء)، والتي تتحول إلى طاقة حرارية، مما يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة المحلية.
2. التمدد الحراري يسبب الموجات فوق الصوتية: - ارتفاع درجة الحرارة يؤدي إلى تمدد حراري صغير للأنسجة، مما ينتج عنه موجات ضغط (أي الموجات فوق الصوتية).
3. الكشف بالموجات فوق الصوتية: - تنتشر الموجات فوق الصوتية المولدة داخل الأنسجة، ويتم بعد ذلك استقبال هذه الإشارات وتسجيلها بواسطة أجهزة استشعار الموجات فوق الصوتية (مثل المجسات فوق الصوتية).
4. إعادة بناء الصورة: يتم حساب ومعالجة إشارة الموجات فوق الصوتية المجمعة لإعادة بناء صورة بنية ووظيفة الأنسجة، والتي يمكن أن توفر خصائص الامتصاص الضوئي للأنسجة. مزايا التصوير الضوئي الصوتي: تباين عالي: يعتمد التصوير الضوئي الصوتي على خصائص امتصاص الضوء للأنسجة، والأنسجة المختلفة (مثل الدم والدهون والعضلات وما إلى ذلك) لديها قدرات مختلفة على امتصاص الضوء، لذلك يمكن أن توفر صورًا عالية التباين. دقة عالية: باستخدام الدقة المكانية العالية للموجات فوق الصوتية، يمكن للتصوير الضوئي الصوتي تحقيق دقة تصوير مليمترية أو حتى أقل من مليمتر. غير جراحي: التصوير الضوئي الصوتي غير جراحي، ولن يتسبب الضوء والصوت في تلف الأنسجة، وهو مناسب جدًا للتشخيص الطبي البشري. قدرة التصوير العُمق: بالمقارنة مع التصوير البصري التقليدي، يمكن للتصوير الضوئي الصوتي اختراق عدة سنتيمترات تحت الجلد، وهو مناسب لتصوير الأنسجة العميقة.

طلب:
1. التصوير الوعائي: - يمكن للتصوير الضوئي الصوتي اكتشاف خصائص امتصاص الضوء للهيموجلوبين في الدم، وبالتالي يمكنه عرض بنية وحالة الأكسجين في الأوعية الدموية بدقة لمراقبة الدورة الدموية الدقيقة والحكم على الأمراض.
2. الكشف عن الورم: - عادة ما يكون تكوين الأوعية الدموية في أنسجة الورم وفيرًا للغاية، ويمكن أن يساعد التصوير الضوئي الصوتي في الكشف المبكر عن الأورام من خلال اكتشاف التشوهات في بنية الأوعية الدموية.
3. التصوير الوظيفي: - يمكن للتصوير الضوئي الصوتي تقييم إمداد الأنسجة بالأكسجين من خلال الكشف عن تركيز الأكسجين والهيموغلوبين في الأنسجة، وهو أمر ذو أهمية كبيرة للمراقبة الوظيفية للأمراض مثل السرطان وأمراض القلب والأوعية الدموية.
4. تصوير الجلد: - نظرًا لأن التصوير الضوئي الصوتي حساس جدًا للأنسجة السطحية، فهو مناسب للكشف المبكر عن سرطان الجلد وتحليل التشوهات الجلدية.
5. تصوير الدماغ: يمكن للتصوير الضوئي الصوتي الحصول على معلومات حول تدفق الدم الدماغي بطريقة غير جراحية لدراسة أمراض الدماغ مثل السكتة الدماغية والصرع.

التحديات واتجاهات تطوير التصوير الضوئي الصوتي:
مصدر الضوءالاختيار: يختلف اختراق الضوء بأطوال موجية مختلفة، ويمثل اختيار دقة وعمق الاختراق المناسبين تحديًا. معالجة الإشارات: يتطلب التقاط ومعالجة إشارات الموجات فوق الصوتية خوارزميات عالية السرعة والدقة، كما يُعد تطوير تقنية إعادة بناء الصور أمرًا بالغ الأهمية. التصوير متعدد الوسائط: يمكن دمج التصوير الضوئي الصوتي مع وسائل تصوير أخرى (مثل التصوير بالرنين المغناطيسي، والتصوير المقطعي المحوسب، والتصوير بالموجات فوق الصوتية) لتوفير معلومات طبية حيوية أكثر شمولًا.

التصوير الضوئي الصوتي تقنية تصوير طبية حيوية جديدة ومتعددة الوظائف، تتميز بتباين عالٍ ودقة عالية وعدم تدخل جراحي. مع تطور التكنولوجيا، أصبح للتصوير الضوئي الصوتي تطبيقات واسعة في التشخيص الطبي، وأبحاث الأحياء الأساسية، وتطوير الأدوية، وغيرها من المجالات.