फोटोअकॉस्टिक इमेजिंग के सिद्धांत
फोटोएकॉस्टिक इमेजिंग (पीएआई) एक मेडिकल इमेजिंग तकनीक है जो कई चीजों को जोड़ती है।प्रकाशिकीऔर ध्वनिकी का उपयोग करके अल्ट्रासोनिक सिग्नल उत्पन्न करना, परस्पर क्रिया के माध्यम से।रोशनीऊतकों की उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाली छवियां प्राप्त करने के लिए इसका उपयोग किया जाता है। यह जैव चिकित्सा क्षेत्र में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से ट्यूमर का पता लगाने, संवहनी इमेजिंग, त्वचा इमेजिंग और अन्य क्षेत्रों में।
सिद्धांत:
1. प्रकाश अवशोषण और ऊष्मीय विस्तार: – फोटोएकॉस्टिक इमेजिंग प्रकाश अवशोषण द्वारा उत्पन्न ऊष्मीय प्रभाव का उपयोग करती है। ऊतक में मौजूद वर्णक अणु (जैसे, हीमोग्लोबिन, मेलेनिन) फोटॉन (आमतौर पर निकट-अवरक्त प्रकाश) को अवशोषित करते हैं, जो ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित हो जाते हैं, जिससे स्थानीय तापमान बढ़ जाता है।
2. ऊष्मीय विस्तार से अल्ट्रासाउंड उत्पन्न होता है: – तापमान में वृद्धि से ऊतक का सूक्ष्म ऊष्मीय विस्तार होता है, जिससे दबाव तरंगें (अर्थात अल्ट्रासाउंड) उत्पन्न होती हैं।
3. अल्ट्रासोनिक डिटेक्शन: – उत्पन्न अल्ट्रासोनिक तरंगें ऊतक के भीतर फैलती हैं, और इन संकेतों को बाद में अल्ट्रासोनिक सेंसर (जैसे अल्ट्रासोनिक प्रोब) द्वारा प्राप्त और रिकॉर्ड किया जाता है।
4. छवि पुनर्निर्माण: एकत्रित अल्ट्रासोनिक सिग्नल की गणना और प्रसंस्करण करके ऊतक की संरचना और कार्य छवि का पुनर्निर्माण किया जाता है, जिससे ऊतक की प्रकाशीय अवशोषण विशेषताओं का पता चलता है। फोटोएकॉस्टिक इमेजिंग के लाभ: उच्च कंट्रास्ट: फोटोएकॉस्टिक इमेजिंग ऊतकों की प्रकाश अवशोषण विशेषताओं पर निर्भर करती है, और विभिन्न ऊतकों (जैसे रक्त, वसा, मांसपेशी, आदि) में प्रकाश को अवशोषित करने की अलग-अलग क्षमता होती है, इसलिए यह उच्च-कंट्रास्ट छवियां प्रदान कर सकती है। उच्च रिज़ॉल्यूशन: अल्ट्रासाउंड के उच्च स्थानिक रिज़ॉल्यूशन का उपयोग करके, फोटोएकॉस्टिक इमेजिंग मिलीमीटर या यहां तक कि उप-मिलीमीटर इमेजिंग सटीकता प्राप्त कर सकती है। गैर-आक्रामक: फोटोएकॉस्टिक इमेजिंग गैर-आक्रामक है, प्रकाश और ध्वनि से ऊतकों को कोई नुकसान नहीं होता है, जो मानव चिकित्सा निदान के लिए बहुत उपयुक्त है। गहराई इमेजिंग क्षमता: पारंपरिक ऑप्टिकल इमेजिंग की तुलना में, फोटोएकॉस्टिक इमेजिंग त्वचा के नीचे कई सेंटीमीटर तक प्रवेश कर सकती है, जो गहरे ऊतकों की इमेजिंग के लिए उपयुक्त है।
आवेदन पत्र:
1. संवहनी इमेजिंग: – फोटोएकॉस्टिक इमेजिंग रक्त में हीमोग्लोबिन के प्रकाश-अवशोषित गुणों का पता लगा सकती है, इसलिए यह सूक्ष्म परिसंचरण की निगरानी और बीमारियों का पता लगाने के लिए रक्त वाहिकाओं की संरचना और ऑक्सीजनकरण की स्थिति को सटीक रूप से प्रदर्शित कर सकती है।
2. ट्यूमर का पता लगाना: – ट्यूमर ऊतकों में एंजियोजेनेसिस आमतौर पर अत्यधिक प्रचुर मात्रा में होता है, और फोटोएकॉस्टिक इमेजिंग संवहनी संरचना में असामान्यताओं का पता लगाकर ट्यूमर का शीघ्र पता लगाने में मदद कर सकती है।
3. कार्यात्मक इमेजिंग: – फोटोएकॉस्टिक इमेजिंग ऊतकों में ऑक्सीजन की मात्रा और डीऑक्सीहीमोग्लोबिन की सांद्रता का पता लगाकर ऊतकों की ऑक्सीजन आपूर्ति का आकलन कर सकती है, जो कैंसर और हृदय रोग जैसी बीमारियों की कार्यात्मक निगरानी के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।
4. त्वचा इमेजिंग: – चूंकि फोटोएकॉस्टिक इमेजिंग सतही ऊतकों के प्रति बहुत संवेदनशील होती है, इसलिए यह त्वचा कैंसर का शीघ्र पता लगाने और त्वचा की असामान्यताओं के विश्लेषण के लिए उपयुक्त है।
5. मस्तिष्क इमेजिंग: फोटोएकॉस्टिक इमेजिंग मस्तिष्क के स्ट्रोक और मिर्गी जैसी बीमारियों के अध्ययन के लिए गैर-आक्रामक तरीके से मस्तिष्क में रक्त प्रवाह की जानकारी प्राप्त कर सकती है।
फोटोअकॉस्टिक इमेजिंग की चुनौतियाँ और विकास की दिशाएँ:
प्रकाश स्रोतचयन: विभिन्न तरंगदैर्ध्यों के प्रकाश का प्रवेश अलग-अलग होता है, इसलिए सही तरंगदैर्ध्य का चयन करके रिज़ॉल्यूशन और प्रवेश गहराई के बीच संतुलन बनाना एक चुनौती है। सिग्नल प्रोसेसिंग: अल्ट्रासोनिक संकेतों के अधिग्रहण और प्रसंस्करण के लिए उच्च गति और सटीक एल्गोरिदम की आवश्यकता होती है, और छवि पुनर्निर्माण तकनीक का विकास भी महत्वपूर्ण है। मल्टीमॉडल इमेजिंग: फोटोएकॉस्टिक इमेजिंग को अन्य इमेजिंग विधियों (जैसे एमआरआई, सीटी, अल्ट्रासाउंड इमेजिंग) के साथ मिलाकर अधिक व्यापक जैव चिकित्सा संबंधी जानकारी प्राप्त की जा सकती है।
फोटोएकॉस्टिक इमेजिंग एक नई और बहु-कार्यात्मक जैवचिकित्सा इमेजिंग तकनीक है, जिसमें उच्च कंट्रास्ट, उच्च रिज़ॉल्यूशन और गैर-आक्रामक होने की विशेषताएं हैं। तकनीक के विकास के साथ, फोटोएकॉस्टिक इमेजिंग के चिकित्सा निदान, बुनियादी जीव विज्ञान अनुसंधान, दवा विकास और अन्य क्षेत्रों में व्यापक अनुप्रयोग की संभावनाएं हैं।
पोस्ट करने का समय: 23 सितंबर 2024