फोटोकॉस्टिक इमेजिंगची तत्त्वे

फोटोकॉस्टिक इमेजिंगची तत्त्वे

फोटोकॉस्टिक इमेजिंग (पीएआय) हे एक वैद्यकीय इमेजिंग तंत्र आहे जे एकत्र करतेऑप्टिक्सआणि परस्परसंवादाचा वापर करून अल्ट्रासोनिक सिग्नल व्युत्पन्न करण्यासाठी ध्वनिकीप्रकाशउच्च-रिझोल्यूशन टिशू प्रतिमा प्राप्त करण्यासाठी ऊतकांसह. हे बायोमेडिकल क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणात वापरले जाते, विशेषत: ट्यूमर शोधणे, संवहनी इमेजिंग, त्वचा इमेजिंग आणि इतर क्षेत्रांमध्ये.

तत्व:
1. प्रकाश शोषण आणि औष्णिक विस्तार: - फोटोकॉस्टिक इमेजिंग प्रकाश शोषणाद्वारे तयार केलेल्या थर्मल इफेक्टचा वापर करते. ऊतकांमधील रंगद्रव्य रेणू (उदा., हिमोग्लोबिन, मेलेनिन) फोटो (सामान्यत: जवळ-इन्फ्रारेड लाइट) शोषून घेतात, जे उष्णतेच्या उर्जामध्ये रूपांतरित होते, ज्यामुळे स्थानिक तापमान वाढते.
२. थर्मल विस्तारामुळे अल्ट्रासाऊंड होतो: - तापमान वाढीमुळे ऊतकांच्या लहान थर्मल विस्तारास कारणीभूत ठरते, ज्यामुळे दबाव लाटा (म्हणजे अल्ट्रासाऊंड) तयार होतात.
3. अल्ट्रासोनिक शोध: - व्युत्पन्न केलेल्या अल्ट्रासोनिक लाटा ऊतकांच्या आत प्रसारित होतात आणि हे सिग्नल नंतर अल्ट्रासोनिक सेन्सर (जसे की अल्ट्रासोनिक प्रोब) द्वारे प्राप्त केले जातात आणि रेकॉर्ड केले जातात.
4. प्रतिमा पुनर्रचना: एकत्रित अल्ट्रासोनिक सिग्नलची गणना केली जाते आणि ऊतकांची रचना आणि कार्य प्रतिमा पुन्हा तयार करण्यासाठी प्रक्रिया केली जाते, जी ऊतकांची ऑप्टिकल शोषण वैशिष्ट्ये प्रदान करू शकते. फोटोकॉस्टिक इमेजिंगचे फायदे: उच्च कॉन्ट्रास्ट: फोटोकॉस्टिक इमेजिंग ऊतींच्या प्रकाश शोषण वैशिष्ट्यांवर अवलंबून असते आणि भिन्न ऊतक (जसे की रक्त, चरबी, स्नायू इ.) प्रकाश शोषण्यासाठी भिन्न क्षमता असते, जेणेकरून ते उच्च-कॉन्ट्रास्ट प्रतिमा प्रदान करू शकतात. उच्च रिझोल्यूशनः अल्ट्रासाऊंडच्या उच्च स्थानिक रिझोल्यूशनचा वापर करून, फोटोकॉस्टिक इमेजिंग मिलिमीटर किंवा अगदी उप-मिलिमीटर इमेजिंग अचूकता प्राप्त करू शकते. नॉन-आक्रमक: फोटोकॉस्टिक इमेजिंग नॉन-आक्रमक आहे, हलके आणि ध्वनीमुळे ऊतींचे नुकसान होणार नाही, मानवी वैद्यकीय निदानासाठी योग्य. खोली इमेजिंग क्षमता: पारंपारिक ऑप्टिकल इमेजिंगच्या तुलनेत, फोटोकॉस्टिक इमेजिंग त्वचेखाली अनेक सेंटीमीटरमध्ये प्रवेश करू शकते, जे खोल ऊतक इमेजिंगसाठी योग्य आहे.

अनुप्रयोग:
1. व्हॅस्क्यूलर इमेजिंग:-फोटोकॉस्टिक इमेजिंग रक्तातील हिमोग्लोबिनचे हलके-शोषक गुणधर्म शोधू शकते, जेणेकरून ते मायक्रोकिरक्युलेशन आणि जस्टिंग रोगांचे परीक्षण करण्यासाठी रक्तवाहिन्यांची रचना आणि ऑक्सिजनेशन स्थिती अचूकपणे प्रदर्शित करू शकते.
२. ट्यूमर शोधणे: - ट्यूमर ऊतकांमधील एंजिओजेनेसिस सहसा अत्यंत विपुल असते आणि फोटोकॉस्टिक इमेजिंग संवहनी संरचनेत विकृती शोधून ट्यूमरची लवकर तपासणी करण्यास मदत करू शकते.
3. फंक्शनल इमेजिंग: - फोटोकॉस्टिक इमेजिंग ऊतकांमधील ऑक्सिजनेशन आणि डीओक्सिहेमोग्लोबिनची एकाग्रता शोधून ऊतींच्या ऑक्सिजन पुरवठ्याचे मूल्यांकन करू शकते, जे कर्करोग आणि हृदय व रक्तवाहिन्यासंबंधी रोगासारख्या रोगांच्या कार्यात्मक देखरेखीसाठी खूप महत्त्व आहे.
4. स्किन इमेजिंग: - कारण फोटोकॉस्टिक इमेजिंग वरवरच्या ऊतींसाठी अत्यंत संवेदनशील आहे, त्वचेचा कर्करोग लवकर शोधण्यासाठी आणि त्वचेच्या विकृतींचे विश्लेषण करण्यासाठी ते योग्य आहे.
5. ब्रेन इमेजिंग: फोटोकॉस्टिक इमेजिंग स्ट्रोक आणि अपस्मार यासारख्या मेंदूच्या आजारांच्या अभ्यासासाठी सेरेब्रल रक्त प्रवाह माहिती नॉन-आक्रमक पद्धतीने मिळवू शकते.

फोटोकॉस्टिक इमेजिंगची आव्हाने आणि विकास दिशानिर्देश:
प्रकाश स्रोतनिवड: वेगवेगळ्या तरंगलांबीचे हलके आत प्रवेश करणे भिन्न आहे, योग्य तरंगलांबी शिल्लक रिझोल्यूशन आणि प्रवेशाची खोली कशी निवडावी हे एक आव्हान आहे. सिग्नल प्रक्रिया: अल्ट्रासोनिक सिग्नलच्या अधिग्रहण आणि प्रक्रियेस उच्च-गती आणि अचूक अल्गोरिदम आवश्यक आहेत आणि प्रतिमा पुनर्रचना तंत्रज्ञानाचा विकास देखील महत्त्वपूर्ण आहे. मल्टीमोडल इमेजिंग: अधिक व्यापक बायोमेडिकल माहिती प्रदान करण्यासाठी फोटोकॉस्टिक इमेजिंग इतर इमेजिंग पद्धती (जसे की एमआरआय, सीटी, अल्ट्रासाऊंड इमेजिंग) सह एकत्र केले जाऊ शकते.

फोटोकॉस्टिक इमेजिंग एक नवीन आणि बहु-कार्यशील बायोमेडिकल इमेजिंग तंत्रज्ञान आहे, ज्यात उच्च कॉन्ट्रास्ट, उच्च रिझोल्यूशन आणि नॉन-आक्रमक वैशिष्ट्ये आहेत. तंत्रज्ञानाच्या विकासासह, फोटोकॉस्टिक इमेजिंगमध्ये वैद्यकीय निदान, मूलभूत जीवशास्त्र संशोधन, औषध विकास आणि इतर क्षेत्रांमध्ये विस्तृत अनुप्रयोग संभावना आहेत.