مبادئ التصوير الضوئي الصوتي

مبادئ التصوير الضوئي الصوتي

التصوير الضوئي الصوتي (PAI) هو تقنية تصوير طبي تجمع بينبصرياتوالصوتيات لتوليد إشارات الموجات فوق الصوتية باستخدام تفاعلضوءمع الأنسجة للحصول على صور الأنسجة عالية الدقة. ويستخدم على نطاق واسع في مجالات الطب الحيوي، وخاصة في الكشف عن الأورام، وتصوير الأوعية الدموية، وتصوير الجلد وغيرها من المجالات.

مبدأ:
1. امتصاص الضوء والتمدد الحراري: – يستخدم التصوير الضوئي الصوتي التأثير الحراري الناتج عن امتصاص الضوء. تمتص جزيئات الصباغ الموجودة في الأنسجة (مثل الهيموجلوبين والميلانين) الفوتونات (عادةً ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة)، والتي يتم تحويلها 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 المتولدة داخل الأنسجة، ويتم بعد ذلك استقبال هذه الإشارات وتسجيلها بواسطة أجهزة الاستشعار فوق الصوتية (مثل مجسات الموجات فوق الصوتية).
4. إعادة بناء الصورة: يتم حساب إشارة الموجات فوق الصوتية المجمعة ومعالجتها لإعادة بناء الصورة الهيكلية والوظيفية للأنسجة، والتي يمكن أن توفر خصائص الامتصاص البصري للأنسجة. مزايا التصوير الضوئي الصوتي: التباين العالي: يعتمد التصوير الضوئي الصوتي على خصائص امتصاص الضوء للأنسجة، وتمتلك الأنسجة المختلفة (مثل الدم والدهون والعضلات وغيرها) قدرات مختلفة على امتصاص الضوء، لذا يمكنها تقديم صور عالية التباين. دقة عالية: باستخدام الدقة المكانية العالية للموجات فوق الصوتية، يمكن للتصوير الضوئي الصوتي أن يحقق دقة تصوير بالمليمتر أو حتى أقل من المليمتر. غير جراحي: التصوير الضوئي الصوتي غير جراحي، ولن يتسبب الضوء والصوت في تلف الأنسجة، وهو مناسب جدًا للتشخيص الطبي البشري. قدرة التصوير العميق: بالمقارنة مع التصوير البصري التقليدي، يمكن للتصوير الضوئي الصوتي أن يخترق عدة سنتيمترات تحت الجلد، وهو مناسب لتصوير الأنسجة العميقة.

طلب:
1. تصوير الأوعية الدموية: – يمكن للتصوير الضوئي الصوتي اكتشاف خصائص امتصاص الضوء للهيموجلوبين في الدم، لذلك يمكنه عرض بنية الأوعية الدموية وحالة الأوكسجين فيها بدقة لمراقبة دوران الأوعية الدقيقة والحكم على الأمراض.
2. اكتشاف الورم: – عادةً ما يكون تكوين الأوعية الدموية في أنسجة الورم وفيرًا للغاية، ويمكن أن يساعد التصوير الضوئي الصوتي في الكشف المبكر عن الأورام عن طريق الكشف عن التشوهات في بنية الأوعية الدموية.
3. التصوير الوظيفي: – يمكن للتصوير الضوئي الصوتي تقييم إمداد الأنسجة بالأكسجين عن طريق الكشف عن تركيز الأوكسجين والديوكسيهيموجلوبين في الأنسجة، وهو أمر له أهمية كبيرة في المراقبة الوظيفية للأمراض مثل السرطان وأمراض القلب والأوعية الدموية.
4. تصوير الجلد: – لأن التصوير الضوئي الصوتي حساس جداً للأنسجة السطحية، فهو مناسب للكشف المبكر عن سرطان الجلد وتحليل تشوهات الجلد.
5. تصوير الدماغ: يمكن للتصوير الضوئي الصوتي الحصول على معلومات تدفق الدم الدماغي بطريقة غير جراحية لدراسة أمراض الدماغ مثل السكتة الدماغية والصرع.

تحديات واتجاهات تطوير التصوير الضوئي الصوتي:
مصدر الضوءالاختيار: يختلف اختراق الضوء لأطوال موجية مختلفة، وتمثل كيفية اختيار دقة توازن الطول الموجي المناسب وعمق الاختراق تحديًا. معالجة الإشارات: يتطلب الحصول على إشارات الموجات فوق الصوتية ومعالجتها خوارزميات عالية السرعة ودقيقة، كما يعد تطوير تقنية إعادة بناء الصور أمرًا بالغ الأهمية أيضًا. التصوير متعدد الوسائط: يمكن دمج التصوير الضوئي الصوتي مع طرق التصوير الأخرى (مثل التصوير بالرنين المغناطيسي، والتصوير المقطعي المحوسب، والتصوير بالموجات فوق الصوتية) لتوفير معلومات طبية حيوية أكثر شمولاً.

التصوير الضوئي الصوتي هو تقنية تصوير طبي حيوي جديدة ومتعددة الوظائف، وتتميز بخصائص التباين العالي والدقة العالية وغير الغازية. مع تطور التكنولوجيا، أصبح للتصوير الضوئي الصوتي آفاق تطبيق واسعة في التشخيص الطبي، وأبحاث البيولوجيا الأساسية، وتطوير الأدوية وغيرها من المجالات.