سنسورهای بیوفوتونیک آزمایشگاهی بر روی فیبر

ظهور سنسورهای فوتونیک در زمینه های متمایز از سنجش فیزیکی، بیولوژیکی و شیمیایی، جذب علاقه شدید تحقیقات شدید در دهه های اخیر شده است. با توجه به حساسیت بالا، ایمنی به تداخل الکترومغناطیسی، از دست دادن کم و سادگی، سنسورهای استفاده از اجزای نوری ثابت شده است که برای نظارت بر ساختاری، تشخیص بیماری ها و شناسایی مواد قابل اعتماد است. در میان گزینه های ترجیحی، یک موجبر استوانه ای غیر یکنواخت به نام میکرو فیبر است.

ساخت یک میکرو فیبر بر اساس یک مکانیزم گرما و کشیدن است که به طور همزمان بر روی یک فیبر نوری استاندارد برای ایجاد یک بخش مخروطی استفاده می شود. همانطور که نور در امتداد این منطقه حرکت می کند، یک بخش هیجان زده خواهد شد که امواج evanescent را تشکیل دهد که می تواند به نفع سنجش نوری دستکاری شود. تعامل این موج و مواد اطراف آن بسیار منحصر به فرد و قابل اندازه گیری از لحاظ جذب نور یا تغییر طول موج است. علاوه بر این، با افزودن لایه گیرنده زیستی که بر روی سطح میکرو فیبر قرار می گیرد، خاصیت سنسور نسبت به یک هدف دقیق مورد علاقه، می تواند تا حد زیادی افزایش یابد. با استفاده از این مزایا، این سنسور مبتنی بر میکرو فیبر "Lab-on-Fiber" عملکرد امیدوار کننده را در برنامه های کاربردی بیوسنزینگ مانند ویروس دنگ و باکتری های لپتوسپیرا نمایش داده است.

آناتومی پوست

چهار لایه اپیدرم عبارتند از:

Stratum Basale: این عمیق ترین لایه اپیدرم است و از یک لایه تک سلول های پایه تشکیل شده است. این از این سلول های شکل ستون است که کراتینوسیت ها ایجاد می شوند. سلول های ملانوسیت و مرکل نیز در این لایه یافت می شوند. اساسا Stratum نیز لایه پایه یا stratum germinativum نامیده می شود.

Spinosum Stratum: این ضخیم ترین لایه اپیدرم است. به عنوان سلول ها تحت mitosis (تقسیم سلولی) در لایه زیر قرار می گیرند، کراتینوسیت های تازه تشکیل شده به اسپینوسوم Stratum منتقل می شوند. همچنین در این لایه یافت می شود سلول های لانگرهان.

Stratum Granulosum: به عنوان keratinocytes جدید به این لایه تحت فشار قرار داده شده به تغییر در اندازه و شکل، تبدیل شدن به سخت تر و دلپذیر، ایجاد یک لایه که دارای ظاهر گرانول است. هسته سلول و ارگانلز شروع به مرگ در این لایه، ترک پشت کراتین سخت.

Stratum Lucidum: این لایه پنجم تخصصی اپیدرم است و تنها بر روی کف دست ها و کف پا یافت می شود. این یک لایه اضافی از حفاظت را به این مناطق اضافه می کند. این لایه از سلول های مرده و مسطح ساخته شده است.

Stratum Corneum: همچنین لایه سفت نامیده می شود، این لایه بالایی از اپیدرم است. این ساخته شده از سلول های تنگ بسته بندی شده، کراتینیزه شده است. هنگامی که آنها به این لایه رسیده اند، کراتینوسیت ها فوت کرده اند، مسطح، سخت شده اند و اکنون Corneocytes نامیده می شوند. این سلول ها مانع ضد آب، مانع محافظ سطح پوست می شوند. به عنوان Corneocytes جدید ایجاد شده و تحت فشار به سطح، cornocytes قدیمی ریخته شده است.

درم

درم ها لایه میانی پوست است. DERMIS لایه ای است که پوست را ساختار و انعطاف پذیری می دهد.

درم دارای دو لایه است: لایه پاپیلری و لایه رتیکولی.

لایه پاپیلری لایه نزدیک به اپیدرم است. درمات و اپیدرم توسط پیش بینی های انگشتی به نام پاپیلا پوستی متصل می شوند. پاپیل های پوستی مواد مغذی را به اپیدرم ارسال می کنند از طریق یک فرایند به نام انتشار. در لایه پاپیلری، فراوانی رگ های خونی کوچک، فاگوسیت ها (سلول های محافظتی که پاتوژن ها را مصرف می کنند)، الیاف عصبی و گیرنده های لمسی به نام Corpuscles می گویند.

لایه رتیکولی ضخیم تر از دو لایه پوستی است. این در درجه اول از الیاف کلاژن و الاستین تشکیل شده است. این به قدرت درم کمک می کند و اجازه می دهد تا آن را کشش.

در داخل لایه Reticular از درم ها یافت می شود:

غدد سباسه: غدد سباسه مسئول ترشح یک ماده روغنی به نام Sebum هستند که پوست را روان می کنند. غدد سباسه در همه جا یافت می شود، به جز کف دست و کف پا. بالاترین غلظت غدد سباسه بر روی صورت، پوست سر و عقب بالا است.

فولیکول های مو: فولیکول های مو به طور نزدیک با غدد سباسه کار می کنند تا به سطح پوست به سطح پوست کمک کنند. ترکیبی از فولیکول مو و غدد سباسه با هم واحد pilosebasupleupley نامیده می شود. فولیکول های مو بر اکثریت پوست یافت می شود. آنها در کف دست دست، کف پا، لب ها، آلت تناسلی ها و Labia minor وجود ندارد. لازم به ذکر است که فولیکول مو از طریق اپیدرم گسترش می یابد و در سطح پوست باز می شود.

غدد sudoriferous: اینها نیز به عنوان غدد عرق شناخته می شوند، که دو نوع - اکسیژن و آپوکرین وجود دارد. غده های اکرینین غدد لنفاوی هستند که عرق تولید می کنند و در کمک به تنظیم دمای بدن هستند. این غدد نیز مقدار کمی از محصولات زباله مانند اوره، لاکتیک و اسید اوریک، آمونیاک را از بین می برد. آپوکرین در ناحیه زیر بغل و کشاله ران زیاد است و تا بلوغ فعال نیست. غدد آپوکرین نوعی عرق را تولید می کنند که به راحتی توسط باکتری ها هضم می شود و مسئول ایجاد بوی بدن است.

Arrector Pili Muscle: عضله ردیابی Pili یک عضله کوچک است که به پایه مو متصل است. هنگامی که آن قرارداد، آن را ایجاد می کند یک goosebump و باعث می شود مو در پایان.

غدد سرامیکی: این غدد تخصصی، تنها در درم در داخل کانال گوش یافت می شود، ایجاد گوشواره.

عروق لنفاوی

رگ های خونی

گیرنده های حسی

لایه زیر جلدی

دو لایه بالای پوست در بافت زیر جلدی قرار می گیرند. این لایه گاهی اوقات به عنوان زیرزمینی یا پونهولوس نامیده می شود.

این لایه عمدتا از بافت چربی به نام بافت چربی تشکیل شده است. این جایی است که بدن فروشگاه های چربی خود را ذخیره می کند.

لایه زیر جلدی نیز از بافت همبند شل، رگ های خونی بزرگتر و اعصاب تشکیل شده است. این لایه به اتصال پوست فوقانی به عضلات زیر کمک می کند.

این لایه در ضخامت بسته به جایی که بر روی بدن یافت می شود متفاوت است (ضخیم ترین در باسن، کف دست، پالم ها و پاها) و همچنین سن، جنس و سلامت یک فرد است.

تغییرات تشریحی

ضخامت پوست از سن متفاوت است. پوست تا حدود 40 سالگی به تدریج ضخیم تر می شود، زمانی که دوره آن را تغییر می دهد و به آرامی این تغییرات را تغییر می دهد. این تغییرات عمدتا در درم رخ می دهد.

برخی از نشانه هایی وجود دارد که مردان، زیست شناختی، پوست را به طور کلی ضخیم تر از زنان دارند. برخی از مطالعات، هر چند، تفاوت معنی داری بین ضخامت پوست مردان در مقابل زن وجود ندارد

آناتومی پوست

آناتومی پوست

بزرگترین ارگان شما محافظت می کند، گرما را تنظیم می کند و احساس می کند

پوست بزرگترین ارگان بدن انسان است. توابع اصلی آن حفاظت، تنظیم حرارتی و احساس است. پوست از سه لایه اصلی تشکیل شده است: اپیدرم، درم و لایه زیر جلدی.

آناتومی

پوست بخشی از سیستم مستمر است که همچنین شامل ناخن ها، مو و غده های غده ای است. این یک عضو فوق العاده بزرگ است که 15٪ از وزن کل بدن بالغ را تشکیل می دهد.

ضخامت کل پوست بسته به جایی که بر روی بدن یافت می شود متفاوت است. ضخیم ترین پوست در پشت، کف دست ها و پایین پاها یافت می شود، جایی که می تواند تا 3 میلی متر (میلی متر) ضخامت داشته باشد. 2. نازک ترین پوست بر روی پلک یافت می شود، جایی که اپیدرم اندازه گیری می شود فقط 0.05 میلی متر با درم بسیار کم و چربی زیر جلدی

سه لایه اصلی پوست هر کدام شامل سلول های تخصصی، بافت ها و ضمیمه ها هستند و هر کدام عملکرد منحصر به فرد بدن را انجام می دهند.

اپیدرم

اپیدرم لایه ی خارج از پوست، لایه پوست است که قابل مشاهده است. اپیدرم نیز باریک ترین لایه های پوست است. این یک لایه پوست پوستی است، بنابراین رگ های خونی وجود ندارد.

این لایه سختی عمدتا از سلول های کراتین و اپیتلیال تشکیل شده است که در ورق های محکم بسته بندی شده اند. این در حالت تجدید ثابت است، به عنوان سلول های پوست جدید به طور مداوم ایجاد شده است، در حالی که سلول های مسن تر در یک فرآیند به نام Dualjamation خسته شده اند.

انواع سلول های مهم اپیدرم عبارتند از:

Keratinocytes: اکثریت قریب به اتفاق اپیدرم از کراتینوسیت ها تشکیل شده است. کراتینوسیت ها سلول هایی هستند که کراتین را تولید می کنند، پروتئین ساختاری که پوست، مو و ناخن را تشکیل می دهند. کراتین چیزی است که مانع از محافظ، مانع مقاوم در برابر آب از پوست است.

ملانوسیت ها: پس از keratinocytes، ملانوسیت ها دومین تعداد زیادی هستند. این سلول ها ملانین را تولید می کنند، پروتئین که رنگ پوست، مو و چشم را رنگ می کند. ملانین همچنین به عنوان یک مانع عمل می کند، محافظت از پوست از نور UV.

سلول های Langerhans: این فقط تعداد کمی از سلول های داخل اپیدرم را تشکیل می دهند، اما عملکرد مهمی دارند. سلول های لانگرهان سلول های تخصصی هستند که با سیستم ایمنی بدن برای محافظت از پوست از پاتوژن های خارجی کار می کنند.

سلول های مرکل: این سلول های گیرنده لمسی بیشترین تعداد زیادی در زمینه های لمسی بالا مانند نوک انگشتان، لب ها و اطراف شفت مو هستند. این سلول ها یک ماده شیمیایی را ترشح می کنند که اطلاعات را به طور مستقیم به مغز منتقل می کند، اجازه می دهد که پوست حتی سبک ترین لمس را حس کند.

اپیدرم خود را از چهار لایه تشکیل شده است، با برخی از مناطق دارای یک لایه اپیدرمال پنجم تخصصی.

Keratinocytes از طریق تغییرات رادیکال از طریق عمیق ترین لایه اپیدرمی سفر می کنند، جایی که آنها "متولد" به لایه بالایی هستند که در نهایت از بین رفتند. کل فرایند گردش خون سلول از تولد سلولی تا خرد شدن، به طور متوسط ​​حدود 28 روز طول می کشد.

فناوری لیزر پمپ‌شده هسته‌ای (NPL)

معرفی

این کتاب بر روی فناوری لیزر پمپ‌شده هسته‌ای (NPL) تمرکز دارد و درک اساسی از NPL، بررسی تحقیقات در این زمینه، و کاوش در طراحی و کاربردهای سیستم NPL در مقیاس بزرگ را در اختیار خواننده قرار می‌دهد.

فصل‌های اولیه به خواص اساسی لیزرها، پمپاژ هسته‌ای و واکنش‌های هسته‌ای می‌پردازد که ممکن است به عنوان محرک‌های لیزرهای پمپ‌شده هسته‌ای مورد استفاده قرار گیرند. این کتاب در ادامه به بررسی انتقال کارآمد انرژی از پرتوهای یونیزان به محیط لیزر و سپس ویژگی‌های عملیاتی لیزرهای پمپ‌شده هسته‌ای موجود می‌پردازد. مدل‌های مبتنی بر Mathematica، توضیحات و یک آموزش، همگی به درک خواننده از این فناوری کمک می‌کنند.

فصل‌های بعدی یکپارچه‌سازی سیستم‌های مختلف درگیر در NPLها و راه‌هایی را که می‌توان از آن‌ها استفاده کرد، از جمله فراتر از دستور کار نظامی، بررسی می‌کند. همانطور که خوانندگان متوجه خواهند شد، کاربردهای بشردوستانه قابل توجهی برای لیزرهای پرانرژی/توان وجود دارد، مانند سیارک های منحرف کننده، رانش فضایی، انتقال نیرو و استخراج معدن.

این کتاب برای دانشجویان و دانش پژوهان در رشته های مختلف، از جمله مهندسی هسته ای، فیزیک لیزر، الکترونیک کوانتومی، الکترونیک گازی، اپتیک، فوتونیک، مهندسی سیستم های فضایی، مواد، ترمودینامیک، شیمی و فیزیک جذاب خواهد بود.

لیزر پمپ هسته ای

لیزر پمپ شده هسته ای لیزری است که با انرژی قطعات شکافت پمپ می شود. محیط لیزر در یک لوله پوشانده شده با اورانیوم 235 محصور شده و در یک هسته راکتور هسته ای در معرض شار نوترونی بالا قرار می گیرد. قطعات شکافت اورانیوم پلاسمای برانگیخته ای را با جمعیت معکوس سطوح انرژی ایجاد می کند که سپس لیزر می شود. روش های دیگر، به عنوان مثال. لیزر He-Ar، می تواند از واکنش He(n,p)H، تبدیل هلیوم-3 در شار نوترونی، به عنوان منبع انرژی یا استفاده از انرژی ذرات آلفا استفاده کند.

این فناوری ممکن است با حجم های کوچک لیزر به نرخ های تحریک بالایی دست یابد.

چند نمونه از رسانه های لیزری:

دی اکسید کربن

3 هلیوم-آرگون

3 هلیوم-کریپتون

3 هلیوم زنون

رادیولوژی دانشگاهی

تصویربرداری کودکان

تصویربرداری قفسه سینه

تصویربرداری مولکولی

تصویربرداری اسکلتی عضلانی

تصویربرداری و گرافیک پزشکی کامپیوتری

تصویربرداری پزشکی

تکنیک های تصویربرداری در چشم پزشکی

پرتودرمانی هدایت شده با تصویر

اصطلاحات پزشکی برای تصویربرداری اورولوژی

تصویربرداری قلب و عروق

گرایش ها و تکنیک های تصاویر 2 بعدی / 3 بعدی / 4 بعدی

تصویربرداری عصبی

رادیولوژی مداخله ای

کسب رادیولوژی اسکلتی

شیمی تجزیه و تحلیل رادیویی و هسته ای

رادیولوژی مداخله ای کودکان

پرتو انکولوژی

تشخیص جسم خارجی

رادیوسرجری در مقابل پرستاری رادیولوژی

رادیولوژی دانشگاهی

رادیوداروها

رادیولوژی عصبی

نوررادیولوژی بالینی

رادیولوژی دامپزشکی

تابش به سرطان

سرطان روده بزرگ رادیولوژی

پرتودرمانی حین عمل

رادیولوژی سرطان کولورکتال

سرطان های خاص اندام و ژنتیک سرطان

کشف و توسعه داروی ضد سرطان

رویکردهای جدید برای درمان سرطان

ایمونوتراپی سرطان و درمان با سلول های بنیادی

تاثیرات اجتماعی-اقتصادی سرطان

انکولوژی جراحی

هوش مصنوعی با یادگیری عمیق در پزشکی هسته ای و رادیولوژی

هوش مصنوعی با یادگیری عمیق در پزشکی هسته ای

خلاصه

استفاده از یادگیری عمیق در تصویربرداری پزشکی در چند سال گذشته به سرعت افزایش یافته است و کاربردهایی را در کل خط لوله رادیولوژی پیدا کرده است، از بهبود عملکرد اسکنر گرفته تا تشخیص و تشخیص خودکار بیماری. این پیشرفت ها منجر به ایجاد طیف گسترده ای از رویکردهای یادگیری عمیق شده است که چالش های منحصر به فرد را برای روش های مختلف تصویربرداری حل می کند. این مقاله مروری بر این تحولات از نقطه نظر فنی ارائه می‌کند، روش‌های مختلف را دسته‌بندی می‌کند و اجرای آنها را خلاصه می‌کند. ما مقدمه ای بر طراحی شبکه های عصبی و روش آموزش آنها ارائه می دهیم، پس از آن نگاهی گسترده به کاربرد آنها در تصویربرداری پزشکی می اندازیم. ما بخش‌های مختلف خط لوله رادیولوژی را پوشش می‌دهیم، برخی از آثار تأثیرگذار را برجسته می‌کنیم و در مورد محاسن و محدودیت‌های رویکردهای یادگیری عمیق در مقایسه با سایر روش‌های سنتی بحث می‌کنیم. به این ترتیب، این بررسی در نظر گرفته شده است تا یک نمای کلی و در عین حال مختصر برای خواننده علاقه مند ارائه دهد، که پذیرش و تحقیقات بین رشته ای یادگیری عمیق در زمینه تصویربرداری پزشکی را تسهیل می کند.

زمینه

هوش مصنوعی (AI) در چند دهه اخیر پیشرفت سریعی داشته است که به دلیل افزایش روزافزون توان محاسباتی، الگوریتم‌های جدید و داده‌های موجود امکان‌پذیر شده است. این حجم رو به رشد داده در تمام صنایع از جمله مراقبت های بهداشتی مشاهده می شود. انواع داده‌های بیمار ثبت و در پرونده‌های سلامت الکترونیکی مانند نتایج آزمایشگاهی، گزارش‌ها، تجزیه و تحلیل DNA و داده‌های فعالیت و سلامت از پوشیدنی‌ها ثبت و ذخیره می‌شوند. حجم عمده ای از داده های مراقبت های بهداشتی از تصویربرداری پزشکی به دست می آید. با توجه به پیشرفت‌هایی که در کسب تصویر پزشکی صورت گرفته، روش‌های تصویربرداری جدید معرفی شده‌اند و میزان روش‌های تصویربرداری تشخیصی به سرعت در حال رشد است [1]. از پرتوهای ایکس دو بعدی در روزهای اولیه، تصویربرداری پزشکی به توموگرافی کامپیوتری چندوجهی، دینامیک و سه بعدی (CT)، تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI)، توموگرافی کامپیوتری گسیل تک فوتون (SPECT) و توموگرافی گسیل پوزیترون (PET) تکامل یافت. این افزایش حجم و پیچیدگی داده های تصویربرداری، بار کاری رادیولوژیست ها را افزایش می دهد. ب

تصویربرداری عصبی و رادیولوژی

تصویربرداری ماموگرافی

تصویربرداری قلب و عروق

تصویربرداری عصبی

تصویربرداری مداخله ای

تصویربرداری از شکم

تصویربرداری قفسه سینه

تصویربرداری اسکلتی عضلانی

رشد رادیولوژی

روندهای فعلی رادیولوژی

هزینه و ارزش در رادیولوژی

بازار رادیولوژی

روندهای صنعت رادیولوژی

نقش تصویربرداری Annexin A5 در درمان سرطان

تشخیص سرطان سینه با غربالگری ماموگرافی

اسکن PET/CT برای سرطان

تصویربرداری رزونانس مغناطیسی چند پارامتری (MP-MRI) در مدیریت سرطان پروستات

پیش آگهی سرطان

نقش CT، MRI، US و PET در تصویربرداری سرطان کبد

تصویربرداری پزشکی جراحی را کاهش می دهد

پیشرفت در تصویربرداری شکم

توموگرافی کامپیوتری آنژیوگرافی

درمان انکولوژی

درمان سرطان پروستات

درمان سرطان ریه

پیشرفت در تکنیک ها و کاربردهای MRI

ماموگرافی دیجیتال برای سرطان سینه

پیشرفت در ریه مداخله ای تشخیصی.

پیشرفت در تصویربرداری ماموگرافی

پیشرفت در تصویربرداری از سلول های گانگلیونی شبکیه

تصویربرداری OCT شبکیه

پیشرفت در رادیولوژی شکم

خونریزی شکمی

تفسیر تصویربرداری از شکم

ام آر آی شکم

رادیولوژی شکم

درد حاد ربع تحتانی چپ

درد حاد ربع فوقانی راست

جراحی ضد رفلاکس

جراحی چاقی

تصویربرداری بدن

ضخیم شدن دیواره روده بزرگ

توموگرافی کامپیوتری

توده کبدی کیستیک

توده پانکراس کیستیک

توده کلیه کیستیک

ابزارهای تصمیم گیری و پشتیبانی رادیولوژیست ها

تصویربرداری تشخیصی

روده گشاد شده

ارزیابی عوارض بعد از عمل

چالش های موردی در سطح متخصص

فلوروسکوپی

فلوروسکوپی در عصر سی تی آندوسکوپی

ضایعه کانونی در کبد سیروز

ضایعه کانونی در کبد غیر سیروتیک

رویه های هدایت شده با تصویر

ازوفاژکتومی آیور-لوئیس (و انواع آن)

تصویربرداری رزونانس مغناطیسی

مسائل مربوط به قصور در تصویربرداری شکم

ضخیم شدن دیواره روده کوچک

سونوگرافی

فن آوری های فوتونیک برای پیشرفت در کاربردهای چشمی

پیشرفت‌ها در فن‌آوری‌های نوری، لیزر و تجسم به کمک قابل توجهی در بهبود سلامت بینایی جهانی و مراقبت از چشم ادامه می‌دهند. برای مثال، توسعه و پذیرش گسترده‌تر فناوری OCT در دهه گذشته، روش ارائه مراقبت‌های چشمی برای طیف وسیعی از آسیب‌شناسی‌های چشمی از جمله AMD، گلوکوم، رتینوپاتی دیابتی و غیره را متحول کرده است. نتایج بالینی در روش های مختلف جراحی با این حال، چالش های زیادی در زمینه چشم پزشکی وجود دارد و بسیاری از پیشرفت های جالب در حال انجام است که می تواند این مشکلات را برطرف کند. بررسی موضعی برخی از این حوزه‌های فن‌آوری هیجان‌انگیز از جمله، تصویربرداری ساختاری و عملکردی در سطح سلولی شبکیه، تصویربرداری چشمی برای تشخیص زودهنگام بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی، شبکیه مصنوعی، برنامه‌ریزی و درمان‌های جراحی پیشرفته و کاربردهای مبتنی بر یادگیری ماشین را پوشش می‌دهد.