Hình ảnh quang âm trong y sinh

Review of Scientific Instruments - Tập 77 Số 4 - 2006
Minghua Xu1, Lihong V. Wang1
1Texas A&M University Optical Imaging Laboratory, Department of Biomedical Engineering, , 3120 TAMU, College Station, Texas 77843-3120

Tóm tắt

Hình ảnh quang âm (còn được gọi là hình ảnh quang động hoặc hình ảnh nhiệt động) có tiềm năng để hình ảnh hóa các cơ quan của động vật hoặc con người, như vú và não, với khả năng tương phản cao và độ phân giải không gian cao đồng thời. Bài báo này cung cấp cái nhìn tổng quan về lĩnh vực hình ảnh quang âm đang phát triển nhanh chóng cho các ứng dụng y sinh. Các kỹ thuật hình ảnh, bao gồm định vị độ sâu trong các môi trường lớp, chụp cắt lớp quét với các bộ chuyển đổi siêu âm tập trung, hình thành hình ảnh bằng thấu kính âm học và chụp cắt lớp tính toán với các bộ chuyển đổi không tập trung, được giới thiệu. Đặc biệt chú trọng đến chụp cắt lớp tính toán, bao gồm các thuật toán tái cấu trúc, độ phân giải không gian và các thí nghiệm gần đây liên quan. Các ứng dụng y sinh đầy hứa hẹn được thảo luận xuyên suốt bài viết, bao gồm (1) hình ảnh chụp cắt lớp của da và các cơ quan nông khác bằng kính hiển vi quang âm được tạo ra bởi laser, mang lại các lợi thế then chốt so với các phương pháp hình ảnh quang học độ phân giải cao hiện tại, như độ sâu hình ảnh lớn hơn và độ tương phản hấp thụ cao hơn, (2) phát hiện ung thư vú bằng ánh sáng hồng ngoại gần hoặc hình ảnh quang âm do sóng radio phát sinh, điều này có tiềm năng quan trọng cho phát hiện sớm, và (3) hình ảnh động vật nhỏ bằng hình ảnh quang âm được tạo ra bằng laser, đo lường các độ tương phản hấp thụ quang độc đáo liên quan đến thông tin sinh hóa quan trọng và cung cấp độ phân giải tốt hơn trong các mô sâu hơn so với hình ảnh quang học.

Từ khóa

#hình ảnh quang âm #y sinh #ung thư vú #quang học #hàm lượng quang học

Tài liệu tham khảo

1880, Am. J. Sci., 20, 305

1981, Rev. Mod. Phys., 53, 517, 10.1103/RevModPhys.53.517

1983, Rev. Sci. Instrum., 54, 797, 10.1063/1.1137483

1986, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control, 33, 429, 10.1109/T-UFFC.1986.26855

1986, Rev. Mod. Phys., 58, 381, 10.1103/RevModPhys.58.381

1986, J. Appl. Phys., 60, R83, 10.1063/1.337089

1980, Photoacoustics and Photoacoustic Spectroscopy

1986, Laser Optoacoustic Spectroscopy

Mandelis, 1992, Principles and Perspectives of Photothermal and Photoacoustic Phenomena

2003, Photoacoustic Infrared Spectroscopy

Chalmers, 2002, Handbook of Vibrational Spectroscopy

1993, Laser Optoacoustics

2000, Proc. SPIE

2001, Proc. SPIE

2002, Proc. SPIE

2003, Proc. SPIE

2004, Proc. SPIE

2005, Proc. SPIE

1990, Physical Properties of Tissue

1986, Medical Applications of Microwave Imaging

2000, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., 48, 1841, 10.1109/22.883861

2004, Phys. Med. Biol., 49, 1329, 10.1088/0031-9155/49/7/018

Tuchin, 2002, Handbook of Optical Biomedical Diagonstics

Vo-Dinh, 2003, Biomedical Photonics Handbook, 10.1201/9780203008997

1990, IEEE J. Quantum Electron., 26, 2166, 10.1109/3.64354

Vo-Dinh, 2003, Biomedical Photonics Handbook, 10.1201/9780203008997

2000, IEEE Trans. Plasma Sci., 28, 15, 10.1109/27.842819

1972, Proc. IEEE, 60, 692, 10.1109/PROC.1972.8728

1991, N. Engl. J. Med., 324, 1, 10.1056/NEJM199101033240101

1995, Nat. Med., 1, 27, 10.1038/nm0195-27

The Institute of Electrical and Electronics Engineers, 1999

American National Standards Institute, 2000, American National Standard for the Safe Use of Lasers in Health Care Facilities: Standard Z136.1-2000

1990, Phys. Med. Biol., 35, 1175, 10.1088/0031-9155/35/9/001

1999, Rep. Prog. Phys., 62, 671, 10.1088/0034-4885/62/5/201

2003, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control, 50, 1383, 10.1109/TUFFC.2003.1244756

1998, Opt. Lett., 23, 1235, 10.1364/OL.23.001235

1999, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control, 46, 1575, 10.1109/58.808883

1999, Appl. Phys. Lett., 75, 1048, 10.1063/1.124592

2002, Appl. Phys. Lett., 81, 571, 10.1063/1.1495539

2005, Appl. Phys. Lett., 86, 134102, 10.1063/1.1896085

2004, Appl. Phys. Lett., 85, 5772, 10.1063/1.1831569

2005, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control, 52, 1002, 10.1109/TUFFC.2005.1504022

1996, Appl. Phys. B: Lasers Opt., 63, 545, 10.1007/s003400050123

1997, Appl. Opt., 36, 402, 10.1038/385402a0

2000, J. Appl. Phys., 87, 2003, 10.1063/1.372127

2000, J. Appl. Phys., 88, 1624, 10.1063/1.373863

2000, J. Appl. Phys., 88, 1632, 10.1063/1.373864

1999, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron., 5, 989, 10.1109/2944.796321

2002, Lasers Surg. Med., 30, 141, 10.1002/lsm.10015

Ultrasonic transducer technical note

2000, Med. Phys., 27, 1195, 10.1118/1.598984

2001, Med. Phys., 28, 4, 10.1118/1.1333409

2001, Med. Phys., 28, 1958, 10.1118/1.1395037

1994, Med. Phys., 21, 1179, 10.1118/1.597399

2003, Laser Phys., 13, 711

2005, Opt. Lett., 30, 625, 10.1364/OL.30.000625

1999, IEEE Trans. Biomed. Eng., 46, 740, 10.1109/10.764950

2004, Appl. Phys. Lett., 85, 846, 10.1063/1.1777820

2004, Inverse Probl., 20, 1663, 10.1088/0266-5611/20/5/021

1991, Phys. Rev. Lett., 67, 3384, 10.1103/PhysRevLett.67.3384

1999, Classical Electrodynamics, 2nd ed.

1995, Mathematical Methods for Physicists, 4th ed.

1953, Methods of Theoretical Physics

1995, Med. Phys., 22, 1605, 10.1118/1.597429

1996, Prog. Nat. Sci., S6, S

1999, Med. Phys., 26, 1832, 10.1118/1.598688

1998, Phys. Med. Biol., 43, 667, 10.1088/0031-9155/43/3/017

2001, Proc. SPIE, 4256, 119, 10.1117/12.429297

2002, Proc. SPIE, 4618, 137, 10.1117/12.469858

2004, Med. Phys., 31, 724, 10.1118/1.1644531

1998, Opt. Lett., 23, 648, 10.1364/OL.23.000648

2000, Appl. Opt., 39, 5872, 10.1364/AO.39.005872

2001, Appl. Opt., 40, 3800, 10.1364/AO.40.003800

2001, Med. Phys., 28, 2427, 10.1118/1.1418015

2004, Opt. Lett., 29, 2506, 10.1364/OL.29.002506

2004, Phys. Med. Biol., 49, 1339, 10.1088/0031-9155/49/7/019

2002, IEEE Trans. Med. Imaging, 21, 814, 10.1109/TMI.2002.801176

2003, IEEE Trans. Biomed. Eng., 50, 1086, 10.1109/TBME.2003.816081

2002, J. Acoust. Soc. Am., 112, 1536, 10.1121/1.1501898

2003, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control, 50, 1134, 10.1109/TUFFC.2003.1235325

2000, Appl. Opt., 39, 5971, 10.1364/AO.39.005971

2005, IEEE Trans. Med. Imaging, 24, 199, 10.1109/TMI.2004.839682

2005, IEEE Trans. Med. Imaging, 24, 817, 10.1109/TMI.2005.848372

1981, IEEE Trans. Biomed. Eng., 28, 202

1980, J. Acoust. Soc. Am., 67, 1266, 10.1121/1.384168

2002, IEEE Trans. Med. Imaging, 21, 823, 10.1109/TMI.2002.801172

2001, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron., 7, 918, 10.1109/2944.983294

2001, Phys. Med. Biol., 46, 1863, 10.1088/0031-9155/46/7/309

1999, Principles of Computerized Tomographic Imaging

1980, J. Acoust. Soc. Am., 67, 853, 10.1121/1.383964

2002, IEEE Trans. Med. Imaging, 21, 829, 10.1109/TMI.2002.801171

2003, J. Opt. Soc. Am., 20, 1859, 10.1364/JOSAA.20.001859

2003, SIAM J. Math. Anal., 35, 1213

2005, Phys. Rev. E, 71, 016706, 10.1103/PhysRevE.71.016706

2004, Phys. Rev. Lett., 92, 033902, 10.1103/PhysRevLett.92.033902

2003, IEEE Trans. Image Process., 12, 784, 10.1109/TIP.2003.814244

2004, Phys. Med. Biol., 49, 2305, 10.1088/0031-9155/49/11/013

2003, Phys. Rev. E, 67, 056605, 10.1103/PhysRevE.67.056605

2002, Med. Phys., 29, 1661, 10.1118/1.1493778

Nass, 2001, Mammography and Beyond: Developing Technologies for the Early Detection of Breast Cancer

1984, Indian J. Biochem. Biophys., 21, 76

OptoSonics, Patent Nos. 5713356, 6102857, 6104942, 6216025B1, 6292682, 6490470, and 6633774 (pending).

1999, Radiology, 211, 275, 10.1148/radiology.211.1.r99ap05275

2000, Radiology, 216, 279, 10.1148/radiology.216.1.r00jl30279

2002, Proc. SPIE, 4682, 521, 10.1117/12.465596

2005, Proc. SPIE, 5697, 45, 10.1117/12.589128

2005, Technol. Cancer Res. Treat., 4, 559, 10.1177/153303460500400509

2000, Appl. Opt., 39, 5872, 10.1364/AO.39.005872

2002, Med. Phys., 29, 2799, 10.1118/1.1521720

2003, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron., 9, 343, 10.1109/JSTQE.2003.813302

1999, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron., 5, 981, 10.1109/2944.796320

2005, Opt. Lett., 30, 507, 10.1364/OL.30.000507

2001, Proc. SPIE, 4256, 6, 10.1117/12.429300

2004, J. Acoust. Soc. Am., 116, 1498, 10.1121/1.1781710

2005, Phys. Med. Biol., 50, 2543, 10.1088/0031-9155/50/11/007

2003, Opt. Lett., 28, 1739, 10.1364/OL.28.001739

2003, Nat. Biotechnol., 21, 803, 10.1038/nbt839

2005, Appl. Opt., 44, 770, 10.1364/AO.44.000770

2003, Med. Phys., 30, 856, 10.1118/1.1565340

2003, Molecular Imaging, 2, 113, 10.1162/153535003322331993

2004, Opt. Lett., 29, 730, 10.1364/OL.29.000730

2003, Proc. SPIE, 4960, 76, 10.1117/12.503617

2004, Mol. Imag. Biol., 6, 341, 10.1016/j.mibio.2004.06.002

2004, Nano Lett., 4, 1689, 10.1021/nl049126a

2002, Quantum Electron., 32, 953, 10.1070/QE2002v032n11ABEH002327

2003, Rev. Sci. Instrum., 74, 384, 10.1063/1.1517185

2002, Appl. Opt., 41, 4722, 10.1364/AO.41.004722

2005, Anesthesiology, 102, 69, 10.1097/00000542-200501000-00014

2005, Opt. Express, 13, 89, 10.1364/OPEX.13.000089

Thông tin
Thông tin xuất bản

Review of Scientific Instruments

Tập 77 Số 4

Thông tin tác giả