Principes de l'imagerie photoacoustique

Principes de l'imagerie photoacoustique

L'Imagerie Photoacoustique (IAP) est une technique d'imagerie médicale qui combineoptiqueet l'acoustique pour générer des signaux ultrasoniques en utilisant l'interaction delumièreavec des tissus pour obtenir des images de tissus haute résolution. Il est largement utilisé dans les domaines biomédicaux, notamment dans la détection de tumeurs, l’imagerie vasculaire, l’imagerie cutanée et d’autres domaines.

Principe:
1. Absorption de la lumière et dilatation thermique : – L'imagerie photoacoustique utilise l'effet thermique produit par l'absorption de la lumière. Les molécules pigmentaires présentes dans les tissus (par exemple, l'hémoglobine, la mélanine) absorbent des photons (généralement la lumière proche infrarouge), qui sont convertis en énergie thermique, provoquant une augmentation des températures locales.
2. La dilatation thermique provoque des ultrasons : – L'augmentation de la température entraîne une légère dilatation thermique du tissu, qui produit des ondes de pression (c'est-à-dire des ultrasons).
3. Détection par ultrasons : – Les ondes ultrasonores générées se propagent dans les tissus et ces signaux sont ensuite reçus et enregistrés par des capteurs à ultrasons (tels que des sondes à ultrasons).
4. Reconstruction d'image : le signal ultrasonique collecté est calculé et traité pour reconstruire l'image de structure et de fonction du tissu, ce qui peut fournir les caractéristiques d'absorption optique du tissu. Avantages de l'imagerie photoacoustique : Contraste élevé : L'imagerie photoacoustique repose sur les caractéristiques d'absorption de la lumière des tissus, et différents tissus (tels que le sang, la graisse, les muscles, etc.) ont des capacités différentes à absorber la lumière, ils peuvent donc fournir des images à contraste élevé. Haute résolution : grâce à la haute résolution spatiale des ultrasons, l’imagerie photoacoustique peut atteindre une précision d’imagerie millimétrique, voire submillimétrique. Non invasif : l'imagerie photoacoustique est non invasive, la lumière et le son ne causeront pas de dommages aux tissus, très adaptés au diagnostic médical humain. Capacité d'imagerie en profondeur : par rapport à l'imagerie optique traditionnelle, l'imagerie photoacoustique peut pénétrer plusieurs centimètres sous la peau, ce qui convient à l'imagerie des tissus profonds.

Application:
1. Imagerie vasculaire : – L’imagerie photoacoustique peut détecter les propriétés d’absorption de la lumière de l’hémoglobine dans le sang, de sorte qu’elle puisse afficher avec précision la structure et l’état d’oxygénation des vaisseaux sanguins pour surveiller la microcirculation et juger des maladies.
2. Détection des tumeurs : – L'angiogenèse dans les tissus tumoraux est généralement extrêmement abondante et l'imagerie photoacoustique peut aider à la détection précoce des tumeurs en détectant des anomalies dans la structure vasculaire.
3. Imagerie fonctionnelle : – L'imagerie photoacoustique peut évaluer l'apport en oxygène des tissus en détectant la concentration d'oxygénation et de désoxyhémoglobine dans les tissus, ce qui revêt une grande importance pour la surveillance fonctionnelle de maladies telles que le cancer et les maladies cardiovasculaires.
4. Imagerie cutanée : – L'imagerie photoacoustique étant très sensible aux tissus superficiels, elle convient à la détection précoce du cancer de la peau et à l'analyse des anomalies cutanées.
5. Imagerie cérébrale : L'imagerie photoacoustique peut obtenir des informations sur le flux sanguin cérébral de manière non invasive pour l'étude des maladies cérébrales telles que les accidents vasculaires cérébraux et l'épilepsie.

Enjeux et axes de développement de l’imagerie photoacoustique :
Source lumineusesélection : la pénétration de la lumière de différentes longueurs d'onde est différente, comment choisir la bonne résolution d'équilibre de longueur d'onde et la bonne profondeur de pénétration est un défi. Traitement du signal : L’acquisition et le traitement des signaux ultrasonores nécessitent des algorithmes rapides et précis, et le développement de la technologie de reconstruction d’images est également crucial. Imagerie multimodale : l'imagerie photoacoustique peut être combinée avec d'autres modalités d'imagerie (telles que l'IRM, la tomodensitométrie et l'échographie) pour fournir des informations biomédicales plus complètes.

L'imagerie photoacoustique est une nouvelle technologie d'imagerie biomédicale multifonctionnelle, qui présente les caractéristiques d'un contraste élevé, d'une haute résolution et non invasive. Avec le développement de la technologie, l’imagerie photoacoustique offre de larges perspectives d’application dans le diagnostic médical, la recherche en biologie fondamentale, le développement de médicaments et d’autres domaines.