تصویربرداری فتواکستیک

تصویربرداری فتواکستیک یا تصویربرداری اپتواکستیک(انگلیسی: Photoacoustic imaging) یک روش تصویربرداری زیست پزشکی است که بر اساس فتوشاپ عکس‌برداری می‌باشد. در فتوشاپ عکس برداری؛ پالس‌های لیزر غیر یونیزه تحویل داده می‌شوند. در بافت‌های بیولوژیکی (هنگامیکه استفاده از پالسهای فرکانس رادیویی انجام می‌شود؛ این تکنولوژی به عنوان تصویربرداری گرمایشی معرفی می‌شود) بعضی از انرژی‌های تحویل داده شده جذب می‌شوند و به گرما تبدیل می‌شوند که منجر به گسترش ترموالاستیک گذرا و باند گستردهٔ سونوگرافی می‌شود. امواج سونوگرافی تولید شده توسط مبدل‌های سونوگرافی تشخیص داده می‌شوند و برای تولید تصاویر مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرند. به گونهٔ شناخته شده که جذب نوری با خواص فیزیولوژیکی مانند غلظت هموگلبین و اشباع اکسیژن ارتباط دارد در نتیجه؛ مقدار انتشار سونوگرافی (یعنی سیگنال سونوگرافی) که در مقایسه با رسوب انرژی محلی؛ نشان دهندهٔ کنتراست جذب نوری خاص فیزیولوژیکی است سپس تصاویر دو بعدی یا سه بعدی از مناطق هدفمند تشکیل می‌شود (شکل ۱) یک تصویر اساسی است که اصول اساسی تصویربرداری فتوشاپ را نشان می‌دهد.

تصویربرداری زیست پزشکی

نمودار شماره ۲، جذب طیف‌های اکسید و دی‌اکسید هموگلبین جذب نوری که در بافت‌های بیولوژیکی می‌تواند به دلیل مولکولهای درون زا مانند هموگلوبین یا مدار کنتراستی که به صورت خارجی تحویل داده می‌شود را نشان می‌دهد. به عنوان مثال شکل ۲ طیف جذب نوری هموگلبین اکسیدانده و هموگلبین دی اکسیدانده در منطقهٔ قابل مشاهده و نزدیک مادون قرمز را نشان می‌دهد. از آنجا که خون معمولاً دارای جذب بیشتری نسبت به محیط اطراف است.
مطالعات نشان داده‌است که تصویربرداری فتوشاپی در ویوو برای ارزیابی انژیوژنز تومور و نقشه‌برداری اکسیژن خون؛ تصویربرداری مغز عملکردی؛ تشخیص ملامونا پوست؛ اندازه‌گیری متو گلوبین و غیره استفاده می‌شود.
جدول ۱ مقایسه مکانیزم‌های کنتراست؛ عمق نفوذ؛ وضوح محوری؛ وضوح جانبی؛ سرعت تصویربرداری از میکروسکوپ کانفوکال؛ دو میکروسکوپ فتون؛ توموگرافی انسجام نوری (۳۰۰ مگاهرتز)؛ میکروسکوپ سونوگرافی (۵۰ مگاهرتز)؛ تصویربرداری سونوگرافی (۵ مگاهرتز) و میکروسکوپ فتوشاپی (۵۰مگاهرتز) توموگرافی عکس فتوشاپی (۳۵مگاهرتز) سرعتها در این مگا واکسل دومین تکنیک غیر موازی است. دو نوع از سیستم‌های تصویربرداری که فتوشاپی؛ حرارتی می‌باشد توموگرافی را تجزیه و تحلیل می‌کند (که به عنوان فتوشاپی؛ حرارتی شناخته شده‌است یعنی پات –تات) و میکروسکوپ فتوشاپی را شامل می‌شود. یک سیستم معمولی (پات) برای تشخیص سیگنال‌های صوتی از یک تشخیص سونوگرافی نامشخص استفاده می‌کند و تصویر با حل معادلات فتوشاپی مجدداً بازسازی می‌شود. از سوی دیگر؛ یک سیستم تشخیص سونوگرافی متمرکز با نقطه دو بعدی با اسکن نقطه ای استفاده می‌کند و الگوریتم بازسازی نیاز ندارد.

معادله عمومی

باتوجه به عملکرد گرمایشی t) ,H(r؛ تولید و پخش فشار موج متمرکز در یک محیط صوتی یکپارچه صوتی که تحت کنترل ان است:
جاییکه V s سرعت صدای متوسط از؛ B ضریب انبساط حرارتی است و Cp ظرفیت حرارتی ویژه در فشار ثابت است. معادله یک زیر محفظه حرارتی برای اطمینان از هدایت گرما نگهداری می‌شود. محدوده حرارتی زمانی رخ می‌دهد که طول پالس لیزر بسیار کوتاه‌تر از زمان آرامش حرارتی باشد. رابطه پیشین در معادله یک داده شده‌است.
در تثبیت استرس؛ زمانیکه پالس لیزر بسیار کوتاهتر از زمان استراحت استرس اتفاق می‌افتد؛ معادله ۲ را می‌توان به صورت زیر نشان داد.
جاییکه P0 فشار فتوشاپی اولیه است
الگوریتم بازسازی جهانی در یک سیستم پات؛ فشار آکوستیک توسط اسکن یک مبدل فتوشاپ بر روی یک سطح که محفل منبع فتو شاپی است می‌باشد. برای بازسازی توزیع منبع داخلی؛ ما باید مشکل معکوس معادله ۳ را حل کنیم. یک روش منتخب برای بازسازی P بکار گرفته شده و به عنوان پیش‌بینی جهانی بکار رفته‌است. این روش برای ۳ هندسه تصویربرداری مناسب است. سطوح مسطح؛ کروی و استوانه ای. فرمول جهانی پیش‌بینی عقب است.
جاییکه U یک زاویه جامد است که توسط کل سطح بدست می‌آید؛ بنابراین با توجه به بازسازی شعاع r در داخل S: