Photoacoustic imaging
ফটোঅ্যাকোস্টিক ইমেজিং বা অপটোঅ্যাকোস্টিক ইমেজিং হল ফটোঅ্যাকোস্টিক প্রভাবের উপর ভিত্তি করে একটি বায়োমেডিকাল ইমেজিং পদ্ধতি। অ-আয়নাইজিং লেজার ডালগুলি জৈবিক টিস্যুতে বিতরণ করা হয় এবং শক্তির কিছু অংশ শোষিত হয় এবং তাপে রূপান্তরিত হয়, যার ফলে ক্ষণস্থায়ী তাপীয় প্রসারণ হয় এবং এইভাবে ওয়াইডব্যান্ড (অর্থাৎ। মেগাহার্টজ) অতিস্বনক নির্গমন। উৎপাদিত অতিস্বনক তরঙ্গগুলি অতিস্বনক ট্রান্সডিউসার দ্বারা সনাক্ত করা হয় এবং তারপরে চিত্র তৈরি করার জন্য বিশ্লেষণ করা হয়। এটি জানা যায় যে আলোকীয় শোষণ হেমোগ্লোবিনের ঘনত্ব এবং অক্সিজেন স্যাচুরেশনের মতো শারীরবৃত্তীয় বৈশিষ্ট্যের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে জড়িত। ফলস্বরূপ, অতিস্বনক নির্গমনের মাত্রা (অর্থাৎ। আলোক ধ্বনিগত সংকেত), যা স্থানীয় শক্তি নিক্ষেপণের সাথে আনুপাতিক, শারীরবৃত্তীয়ভাবে নির্দিষ্ট আলোকীয় শোষণ বৈপরীত্য প্রকাশ করে। তারপর লক্ষ্য করা এলাকার 2ডি বা 3ডি ছবি তৈরি করা যেতে পারে। বায়োমেডিকাল ইমেজিং জৈবিক টিস্যুতে অপটিক্যাল শোষণ হিমোগ্লোবিন বা মেলানিনের মতো অন্তঃসত্ত্বা অণু বা বহিরাগতভাবে বিতরণ করা বৈসাদৃশ্য এজেন্টের কারণে হতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, চিত্র। 2 দৃশ্যমান এবং নিকটবর্তী ইনফ্রারেড অঞ্চলে অক্সিজেনযুক্ত হিমোগ্লোবিন (এইচবিও2) এবং ডিঅক্সিজেনেটেড হিমোগ্লোবিন (এইচবি)-এর আলোকীয় শোষণ বর্ণালী দেখায়। যেহেতু রক্তে সাধারণত পার্শ্ববর্তী টিস্যুগুলির তুলনায় পরিমাণের উচ্চতর শোষণের ক্রম থাকে, তাই রক্তনালীগুলি কল্পনা করার জন্য ফটোঅ্যাকুস্টিক ইমেজিংয়ের জন্য পর্যাপ্ত অন্তঃসত্ত্বা বৈপরীত্য রয়েছে। সাম্প্রতিক গবেষণায় দেখা গেছে যে টিউমার অ্যাঞ্জিওজেনেসিস পর্যবেক্ষণ, রক্তের অক্সিজেন ম্যাপিং, কার্যকরী মস্তিষ্কের ইমেজিং, ত্বকের মেলানোমা সনাক্তকরণ, মেথেমোগ্লোবিন পরিমাপ ইত্যাদির জন্য ফটোঅ্যাউস্টিক ইমেজিং ভিভোতে ব্যবহার করা যেতে পারে। দুই ধরনের ফটোঅ্যাকোস্টিক ইমেজিং সিস্টেম, ফটোঅ্যাকোস্টিক/থার্মোঅ্যাকোস্টিক কম্পিউটড টমোগ্রাফি (ফটোঅ্যাকোস্টিক/থার্মোঅ্যাকোস্টিক টমোগ্রাফি, অর্থাৎ পিএটি/টিএটি নামেও পরিচিত) এবং ফটোঅ্যাকোস্টিক মাইক্রোস্কোপি (পিএএম) তৈরি করা হয়েছে। একটি সাধারণ পিএটি সিস্টেম ফটোঅ্যাকুস্টিক সংকেত অর্জনের জন্য একটি ফোকাসবিহীন আল্ট্রাসাউন্ড ডিটেক্টর ব্যবহার করে এবং ফটোঅ্যাকুস্টিক সমীকরণগুলি বিপরীতভাবে সমাধান করে চিত্রটি পুনর্গঠন করা হয়। অন্যদিকে, একটি পিএএম সিস্টেম 2ডি পয়েন্ট-বাই-পয়েন্ট স্ক্যানিং সহ একটি গোলাকার ফোকাসড আল্ট্রাসাউন্ড ডিটেক্টর ব্যবহার করে এবং কোনও পুনর্গঠন অ্যালগরিদমের প্রয়োজন হয় না। ফটোঅ্যাকুস্টিক কম্পিউটড টমোগ্রাফি সাধারণ সমীকরণ তাপীয় ক্রিয়াকলাপের পরিপ্রেক্ষিতে, একটি ধ্বনিগতভাবে সমজাতীয় অদৃশ্য মাধ্যমের ফটোঅ্যাকুস্টিক তরঙ্গ চাপের উৎপাদন ও প্রসারণ নিয়ন্ত্রিত হয় যেখানে মাধ্যমের শব্দের গতি, তাপীয় সম্প্রসারণ সহগ, এবং ধ্রুবক চাপে নির্দিষ্ট তাপ ক্ষমতা। ইকিউ। (1) লেজার পালস উত্তেজনার সময় তাপ সঞ্চালন নগণ্য হয় তা নিশ্চিত করার জন্য তাপীয় কারাবাসের অধীনে রাখা হয়। তাপীয় বন্দিদশা তখন ঘটে যখন লেজারের স্পন্দনের প্রস্থ তাপীয় শিথিলতার সময়ের তুলনায় অনেক কম হয়। Eq-এর অগ্রবর্তী সমাধান। (1) ইন স্ট্রেস কনফিনেমেন্ট দ্বারা দেওয়া হয়, যা তখন ঘটে যখন লেজার পালসউইথ স্ট্রেস রিল্যাক্সেশন সময়, Eq এর চেয়ে অনেক কম হয়। (2) প্রাথমিক আলোক-ধ্বনিগত চাপ কোথায় তা আরও নির্ণয় করা যেতে পারে। সর্বজনীন পুনর্গঠন অ্যালগরিদম একটি পিএটি সিস্টেমে, ফটোঅ্যাকুস্টিক উৎসকে আবদ্ধ করে এমন একটি পৃষ্ঠের উপর একটি অতিস্বনক ট্রান্সডিউসার স্ক্যান করে অ্যাকুস্টিক চাপ সনাক্ত করা হয়। অভ্যন্তরীণ উৎস বন্টন পুনর্গঠন করতে, আমাদের সমীকরণ (3)-এর বিপরীত সমস্যা সমাধান করতে হবে। পেতে)। পিএটি পুনর্গঠনের জন্য প্রয়োগ করা একটি প্রতিনিধি পদ্ধতি সার্বজনীন ব্যাকপ্রজেকশন অ্যালগরিদম হিসাবে পরিচিত। এই পদ্ধতিটি তিনটি ইমেজিং জ্যামিতির জন্য উপযুক্তঃ সমতলীয়, গোলাকার এবং নলাকার পৃষ্ঠতল। ইউনিভার্সাল ব্যাক প্রজেকশন সূত্রটি হল যেখানে অভ্যন্তরের পুনর্গঠন বিন্দুর সাপেক্ষে সমগ্র পৃষ্ঠ দ্বারা নিক্ষিপ্ত কঠিন কোণটি রয়েছে এবং একটি সাধারণ পিএটি/টিএটি/ওএটি ব্যবস্থা চিত্রের বাম অংশে দেখানো হয়েছে। 3. লেজার রশ্মি প্রসারিত করা হয় এবং আগ্রহের পুরো অঞ্চল জুড়ে ছড়িয়ে দেওয়া হয়। ফটোঅ্যাকুস্টিক তরঙ্গগুলি লক্ষ্যে অপটিক্যাল শোষণের বিতরণের আনুপাতিকভাবে উৎপন্ন হয় এবং একটি একক স্ক্যান করা অতিস্বনক ট্রান্সডিউসার দ্বারা সনাক্ত করা হয়। একটি টি. এ. টি/ও. এ. টি সিস্টেম পিএটি-র মতোই, তবে এটি লেজারের পরিবর্তে একটি মাইক্রোওয়েভ উত্তেজনা উৎস ব্যবহার করে। যদিও এই দুটি সিস্টেমে একক-উপাদান ট্রান্সডিউসার নিযুক্ত করা হয়েছে, তবে আল্ট্রাসাউন্ড অ্যারে ব্যবহার করার জন্যও সনাক্তকরণ প্রকল্পটি বাড়ানো যেতে পারে। বায়োমেডিক্যাল অ্যাপ্লিকেশনগুলি অভ্যন্তরীণ অপটিক্যাল বা মাইক্রোওয়েভ শোষণ বৈসাদৃশ্য এবং আল্ট্রাসাউন্ডের বিচ্ছুরণ-সীমিত উচ্চ স্থানিক রেজোলিউশন বিস্তৃত বায়োমেডিকাল অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য পিএটি এবং টিএটি আশাব্যঞ্জক ইমেজিং পদ্ধতি তৈরি করেঃ মস্তিষ্কের ক্ষত সনাক্তকরণ মস্তিষ্কে বিভিন্ন অপটিক্যাল শোষণ বৈশিষ্ট্য সহ নরম টিস্যুগুলি পিএটি দ্বারা স্পষ্টভাবে চিহ্নিত করা যেতে পারে। যেহেতু এইচবিও2 এবং এইচবি দৃশ্যমান বর্ণালী পরিসরে জৈবিক টিস্যুতে প্রভাবশালী শোষণকারী যৌগ, তাই এই দুটি ক্রোমোফোরের আপেক্ষিক ঘনত্ব প্রকাশ করতে একাধিক তরঙ্গদৈর্ঘ্য আলোক-ধ্বনি পরিমাপ ব্যবহার করা যেতে পারে। এইভাবে, হিমোগ্লোবিনের আপেক্ষিক মোট ঘনত্ব (এইচ. বি. টি) এবং হিমোগ্লোবিনের অক্সিজেন স্যাচুরেশন (এস. ও. 2) পাওয়া যেতে পারে। অতএব, মস্তিষ্কের কার্যকারিতার সাথে যুক্ত সেরিব্রাল হেমোডাইনামিক পরিবর্তনগুলি পিএটি দিয়ে সফলভাবে সনাক্ত করা যেতে পারে। স্তন ক্যান্সার নির্ণয় উত্তেজনার জন্য কম ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকা মাইক্রোওয়েভ ব্যবহার করে, টিএটি মিমি স্থানিক রেজোলিউশনের চেয়ে কম পুরু (কয়েক সেন্টিমিটার) জৈবিক টিস্যুতে প্রবেশ করতে সক্ষম। যেহেতু ক্যান্সারযুক্ত টিস্যু এবং স্বাভাবিক টিস্যু রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি বিকিরণের প্রতি প্রায় একই প্রতিক্রিয়া দেখায়, তাই প্রাথমিক স্তন ক্যান্সার নির্ণয়ের ক্ষেত্রে টিএটি-র সম্ভাবনা সীমিত। ফটোঅ্যাকুস্টিক মাইক্রোস্কোপি ফটোঅ্যাকুস্টিক মাইক্রোস্কোপির ইমেজিং গভীরতা মূলত অতিস্বনক ক্ষয় দ্বারা সীমাবদ্ধ। স্থানিক (অর্থাৎ। অক্ষীয় এবং পার্শ্বীয়) রেজোলিউশন ব্যবহৃত অতিস্বনক ট্রান্সডিউসারের উপর নির্ভর করে। উচ্চ কেন্দ্রীয় ফ্রিকোয়েন্সি এবং বিস্তৃত ব্যান্ডউইথ সহ একটি অতিস্বনক ট্রান্সডিউসার উচ্চ অক্ষীয় রেজোলিউশন পাওয়ার জন্য বেছে নেওয়া হয়। পার্শ্বীয় রেজোলিউশনটি ট্রান্সডিউসারের ফোকাস ব্যাস দ্বারা নির্ধারিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, একটি 50 মেগাহার্টজ অতিস্বনক ট্রান্সডিউসার ~ 3 মিমি ইমেজিং গভীরতার সাথে 15 মাইক্রোমিটার অক্ষীয় এবং 45 মাইক্রোমিটার পার্শ্বীয় রেজোলিউশন সরবরাহ করে। কার্যকরী ইমেজিংয়ে ফটোঅ্যাকুস্টিক মাইক্রোস্কোপির একাধিক গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগ রয়েছেঃ এটি ছোট জাহাজগুলিতে অক্সিজেনযুক্ত/ডিঅক্সিজেনেটেড হিমোগ্লোবিনের পরিবর্তন সনাক্ত করতে পারে। অন্যান্য অ্যাপ্লিকেশন ফটোঅ্যাকুস্টিক ইমেজিং সম্প্রতি শিল্পকর্ম ডায়াগনস্টিকের প্রসঙ্গে প্রবর্তিত হয়েছিল যাতে আন্ডারড্রয়িং বা চিত্রকলার মূল স্কেচ লাইনের মতো লুকানো বৈশিষ্ট্যগুলি উন্মোচন করার উপর জোর দেওয়া হয়েছিল। ক্যানভাসে ক্ষুদ্র তৈলচিত্র থেকে সংগৃহীত ফটোঅ্যাকুস্টিক চিত্রগুলি, তাদের বিপরীত দিকে একটি স্পন্দিত লেজার দিয়ে আলোকিত, স্পষ্টভাবে বেশ কয়েকটি রঙের স্তর দ্বারা আবৃত পেন্সিল স্কেচ লাইনের উপস্থিতি প্রকাশ করে। ফটোঅ্যাকুস্টিক ইমেজিংয়ের অগ্রগতি গভীর শিক্ষার নীতি এবং সংকুচিত সংবেদনশীলতার সংহতকরণের মাধ্যমে সাম্প্রতিক অগ্রগতি দেখেছে। ফটোঅ্যাকোস্টিক ইমেজিং-এ গভীর শিক্ষার প্রয়োগ সম্পর্কে আরও তথ্যের জন্য, ফটোঅ্যাকোস্টিক ইমেজিং-এ গভীর শিক্ষা দেখুন। আরও দেখুন মাল্টিস্পেক্ট্রাল অপ্টোঅ্যাকোস্টিক টমোগ্রাফি ফটোঅ্যাকোস্টিক মাইক্রোস্কোপি ফটোঅ্যাকোস্টিক ইমেজিং-এ গভীর শিক্ষা ফটোঅ্যাকোস্টিক প্রভাব রেফারেন্স বহিরাগত লিঙ্ক জীববিজ্ঞান এবং চিকিৎসায় অ্যাকোস্টিক, অ্যাকোস্টো-অপ্টিক এবং ফটোঅ্যাকোস্টিক পদ্ধতির প্রয়োগে সাম্প্রতিক অগ্রগতি মেডিকেল ইমেজিং