عکسبرداری توپوگرافی فتواکوستیک

تصویربرداری فتواکوستیک: رگ های خونی مغز موش ، که از جمجمه آن گرفته شده است.

تصویربرداری فتواکوستیک ، روشی برای بررسی مواد زنده از طریق استفاده از نور لیزر و امواج صوتی مافوق صوت ، کاربردهای بالقوه زیادی در پزشکی دارد به دلیل توانایی آن در نشان دادن همه چیز از اندام ها تا رگ های خونی گرفته تا تومورها. Lihong Wang ، پیشگام در این زمینه ، Caltech ، پیشگام در این زمینه ، انواع مختلفی از تصویربرداری فتواکوستیک را ایجاد کرده است که می تواند اعضای بدن را در حال حرکت در زمان واقعی نشان دهد ، تصاویر سه بعدی (3 بعدی) از قسمتهای داخلی بدن را توسعه دهد و حتی سلولهای سرطانی را از سلولهای سالم متمایز کند. وانگ ، استاد مهندسی پزشکی و مهندسی برق ، در حال حاضر فناوری تصویربرداری فوتوواستیک را با آنچه که او از آن با عنوان توپوگرافی فوتوواستیک یاد می کند از طریق یک رله ارگودیک (PATER) ، با هدف ساده کردن تجهیزات مورد نیاز برای تصویربرداری از این نوع ، پیشرفته تر کرده است.

برای توضیح نحوه عملکرد PATER ، برخی از اطلاعات زمینه لازم است. تصویربرداری فوتوواستاتیک با ارسال پالس نور لیزر به بافت مورد آزمایش قرار می گیرد. هنگامی که نور به مولکولهای داخل بافت برخورد می کند ، باعث لرزش آنها می شود ، امواج فراصوتی ایجاد می کند که از طریق بافت عبور می کنند تا زمانی که توسط یک نوع سنسور به نام مبدل که بر روی سطح بافت فشرده می شود ، امتحان شوند. سیگنال های شناسایی شده توسط مبدل ها توسط یک کامپیوتر پردازش می شوند تا تصویری از ساختار داخلی بافت ایجاد شود.

این سیستم کار می کند ، اما برای ایجاد یک تصویر واضح ، به چندین حسگر نیاز دارید. در یک تکرار این فن آوری از 512 سنسور استفاده شده است که همه باید در یک زمان بر روی بافت فشرده شوند. وانگ می گوید: "هر نقطه روی سطح باید توسط مجموعه ای از مبدل ها پوشانده شود ، و این نوع ساخت و ساز پرهزینه است." ما در حال فکر کردن هستیم که چگونه سیستم خود را ارزانتر و پوشیدنی کنیم. تهیه یک آرایه به اندازه کافی جمع و جور سخت است. "

ارزان تر و جمع و جور تر کردن سیستم به معنای استفاده از سنسورهای کمتری است ، اما جمع آوری داده های کافی برای تهیه یک تصویر دشوار خواهد بود. اکنون ، وانگ و تیم تحقیقاتی وی راه حلی پیدا کرده اند: یک رله ارگونودیک. در محاسبات ، دو راه اصلی برای انتقال داده وجود دارد: سریال و موازی. در انتقال سریال ، داده ها در یک جریان واحد از طریق یک کانال ارتباطی ارسال می شوند. در انتقال موازی ، چندین قطعه داده در همان زمان با استفاده از چندین کانال ارتباطی ارسال می شود.

دو نوع ارتباط تقریباً شبیه به نحوه استفاده از صندوق های پول نقد در یک فروشگاه هستند. ارتباط سریال مانند داشتن یک صندوق پول است. همه در یک خط قرار می گیرند و همان صندوق دار را می بینند. ارتباط موازی مانند داشتن چندین رجیستر و یک خط برای هر یک است. سیستم Wang با سنسور 512 طراحی شده با فروشگاه های نقدی بسیاری شبیه فروشگاه است. همه سنسورها به طور همزمان کار می کنند و هرکدام بخشی از داده های مربوط به لرزش های فراصوتی تولید شده توسط پالس لیزر را می گیرند.

از آنجا که ارتعاشات فراصوت از سیستم در یک انفجار کوتاه اتفاق می افتد ، در صورت استفاده از آن برای امتحان و جمع آوری تمام داده ها در همان زمان کوتاه ، یک سنسور منفجر می شود. رله ارگونیک وارد آن می شود. همانطور که ​​وانگ آن را توصیف می کند ، یک رله ارگونیک نوعی از محفظه ای است که می تواند صدا را به صدا درآورد. هنگامی که ارتعاشات اولتراسونیک از رله ergodic عبور می کند ، آنها به موقع کشیده می شوند. برای بازگشت به استعاره صندوق پول ، اینگونه خواهد بود که یک کارمند دیگر با کمک به صندوق دار تنها با گفتن مشتریان برای پیاده کردن چند دور در اطراف فروشگاه تا زمانی که صندوقدار برای دیدن آنها آماده باشد ، قدم بگذارد ، بنابراین صندوقدار غرق نشوید.

وانگ می گوید که این نسخه اول از سیستم PATER قادر به تولید تصاویر 2 بعدی است اما هنوز مانند سایر سیستم های فوتوواستاتیک دیگر وی نمی تواند تصاویر 3 بعدی ایجاد کند. وی اضافه می کند که این سیستم ، در هنگام بالغ شدن ، علاوه بر تصویربرداری از بافت ها و ساختارهای بدن ، ممکن است برای اهداف پزشکی نیز مفید باشد. وی می گوید: "اگر از طول موج نوری جذب شده توسط گلوکز استفاده کنیم ، ممکن است از آن برای تشخیص سطح گلوکز بیماران دیابتی استفاده کنیم." "شاید بتوانیم پانل های لیپیدی را اجرا کنیم؟ اگر سیستم این مولکول ها را تنظیم کنیم ، می توانیم انواع مواد شیمیایی را حس کنیم. "