سونوگرافی مدرن در تصویربرداری

مقدمه

سونوگرافی مدرن در تصویربرداری پزشکی تشخیصی و مداخلهای به خوبی تثبیت شده است و متداول ترین روش تصویربرداری برای بافت نرم است. سونوگرافی نسبت به سایر روشهای تصویربرداری از جمله مزایای غیر یونیزاسیون ، هزینه نسبتاً کم و قابل حمل دارای مزایایی است. تجسمات فعلی فناوری سونوگرافی از سیستم های تختخواب مبتنی بر سبد خرید گرفته تا دستگاه های قابل حمل دستی 1.   تصویربرداری با سونوگرافی معمولی نیاز به قرارگیری مبدل های پیزوالکتریک در تماس با بیمار برای انتقال و سپس تشخیص امواج صوتی منعکس شده و پراکنده در سطح بدن دارد. در مقایسه با سایر روشهای تصویربرداری ، تماس بیمار منبعی از تنوع منحصر به فرد برای سونوگرافی است. پزشک تصویربرداری ، نیروهای تماس متغیر را بر روی پروب سونوگرافی به بافت اعمال می کند ، و فشرده سازی نتیجه حاصل باعث ایجاد تصاویر حساس به تماس می شود. روشهای تصویربرداری سونوگرافی کمی مانند الاستوگرافی موج برشی نشان داده شده است که به طور مستقیم به فشرده سازی بافت حساس است 2،3،4. سایر برنامه های حساس به تماس ، از جمله کنترل از راه دور بیمار / نوزاد ، ردیابی بهبود زخم و تصویربرداری از مناطق حساس پوست ، می توانند به طور قابل توجهی از یک سیستم سونوگرافی غیر تماسی بهره مند شوند.

علاوه بر این ، قاب مرجع آزاد و ماهیت مقطعی یا برش تصویربرداری با سونوگرافی معمولی ، تصاویر حساس به جهت گیری را تولید می کند. این دو منبع تغییرپذیری تصویر بطور کلی ردیابی طولی (نظارت در طول زمان) مورفولوژی بافت را با استفاده از سونوگرافی پیچیده می کنند. در مقایسه ، MRI و CT دارای فریم های مرجع ثابت زیرنویس هستند و بدون تماس با بیمار تصاویر حجمی تولید می کنند. با این حال ، تصویربرداری مکرر برای نظارت مداوم بیمار با استفاده از MRI ​​یا CT به طور اجباری گران است یا بیماران را در معرض پرتودرمانی یونیزان قابل توجه در مورد CT قرار می دهد.

یک روش تصویربرداری با سونوگرافی بدون کنتراست حجمی می تواند بسیاری از محدودیت های موجود را برطرف کند و تصویربرداری از سونوگرافی را برای برنامه های گسترده تر گسترش دهد. همانطور که در این مقاله ارائه شده است ، سونوگرافی کامل با لیزر بدون کنتراست (LUS) - با استفاده از منابع فتواستاتیک سطح پوست در ترکیب با تشخیص تداخل بینابینی لیزر - ویژگی های تصویر را در مطالعات انسانی قابل مقایسه با سونوگرافی معمولی ایجاد می کند و می تواند محدودیت های اولتراسوند معمولی را برطرف کند. الاستوگرافی ، ردیابی بیماری اسکلتی عضلانی و تصویربرداری از مناطق حساس / دردناک یک سیستم LUS کاملاً نوری کاملاً نوری قابل استفاده است. علاوه بر این ، LUS ممکن است در شرایط حساس و جراحی که در آن مناطق بزرگ و تصویربرداری با وضوح زیاد زیاد مورد استفاده قرار می گیرند ، بسیار زیاد باشد ، اما به دلیل هزینه ، اشعه یا عدم توانایی جابجایی ایمن بیماران در اسکنرهای MRI اغلب مورد نیاز است.

سایر روشهای پیشرفت در زمینه سونوگرافی بدون کنتراست و حجمی شامل توموگرافی سونوگرافی (UST) و تصویربرداری فتواکوستیک (PA) است. روشهای UST معمولاً با هدف قرار دادن تصویربرداری با عناصر مافوق صوت درون مخزن آب 5،6،7،8،9،10 احاطه می شوند. سیستم های UST می توانند تصاویر اولتراسوند حجمی از بافت انسانی تولید کنند که قابل مقایسه با MRI یا CT5،11 باشد. با این حال ، محدودیت های هندسی مخازن آب و انعطاف پذیری آرایه های بزرگ مافوق صوت ، سیستم های UST را به کاربردهای بسیار خاص مانند تصویربرداری از پستان محدود می کند. بر خلاف UST ، رویکرد PA - با استفاده از تبدیل انرژی نوری به انرژی صوتی از طریق گسترش ترموالاستیک بافت - مسیری را به سمت فشرده سازی و تصویربرداری سونوگرافی عاری از جفت شدن 12،13 ارائه می دهد. از آنجا که اولین گزارش از تأثیر PA بیش از یک قرن پیش ، سیستم های مدرن PA دارای چند طول ، چند قطعه و چند کانتراست بوده و از آنها برای مقیاس طول تصویر که میکرون های آن به طول سانتیمتر است به سانتی متر 12 ، 13،14،15،16،17،18،19 استفاده می شود. 20،21 به طور کلی ، PA از یک منبع نوری برای تحریک و عناصر پیزوالکتریک سنتی برای تشخیص استفاده می کند. لیزرهای پالس شده با تابش بافت بیولوژیکی باعث ایجاد انگیزه های صوتی از طریق جذب نوری می شوند و استرس حرارتی و آرامش را در بافت ایجاد می کنند. با تنظیم طول موج نوری ، می توان از جذب کننده های مختلف حساس به نور در بافت بیولوژیکی به صورت انتخابی تصویر کرد. برای افزایش کیفیت تصویر یا عمق تصویربرداری ، می توان از مواد حاجب نوری مانند نانوذرات یا رنگها نیز 18،21،24 تزریق کرد. از آنجا که تولید سیگنال PA هدف خاص است ، مکان مکانی نقطه تبدیل نوری به آکوستیک درون بافت را می توان تنها یک خلفی محلی کرد. بسته به پرتوی نوری تابشگر ، وارون شدن زمان چندین سیگنال صوتی ضبط شده ممکن است برای بومی سازی موقعیت منبع برای بازسازی تصویر PA 25،26 ضروری باشد. عمق و وضوح تصویربرداری PA ، خاص و خاص از کاربرد است - که توسط تعامل منبع نور خاص و بافت مورد علاقه دیکته می شود. بنابراین ، پارامترهای نوری مانند طول موج ، قدرت ، تمرکز هندسی و سرعت تکرار در طراحی سیستم PA22 بسیار مهم است.

برخلاف اکثر سیستم های PA ، LUS از یک ردیاب نوری استفاده می کند و کاملاً غیرقابل تماس است. تشخیص نوری سونوگرافی incr را ارائه می دهد