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Principi, resistenze e debolezze di Micro-PAT

La tomografia fotoacustica (PAT) è uno strumento sensibile e rapido della rappresentazione. PAT è una tecnica ibrida che comprende la rilevazione acustica di assorbimento della luce dai cromofori endogeni come gli ossi e deoxy-emoglobina o agenti esogeni di contrasto come le nanoparticelle e le tinture organiche. È uno strumento emergente che trova le applicazioni diffuse nella ricerca preclinica.

Nella tecnica di PAT, il contrasto di assorbimento ottico è misurato ed usato per rivelare i beni funzionali, anatomici, istologici e metabolici di un tessuto. La rappresentazione di Micro-PAT può applicarsi per visualizzare le celle, gli organelli, gli organi, o i tessuti in piccoli animali.

Principi di micro-PAT

Nella tecnica di micro-PAT, i brevi impulsi del laser si applicano al tessuto del campione. I segnali fotoacustici sono generati quando il campione assorbe l'indicatore luminoso. L'indicatore luminoso è trasformato nell'energia termica, che causa un aumento nella temperatura e nell'espansione termoelastica, che è proporzionale alla lunghezza d'onda della sorgente ottica inizialmente usata. Ciò deriva nell'emissione delle onde di ultrasuono dal tessuto del campione. I segnali di ultrasuono possono essere catturati da un trasduttore. L'emoglobina, l'acqua e la melanina sono assorbitori ottici tipici presenti in tessuto endogeno.

Resistenze di micro-PAT

  • Micro-PAT combina l'alta risoluzione spaziale della rappresentazione acustica con la sensibilità eccellente della rappresentazione ottica
  • È una tecnica completamente non invadente e quindi l'ideale per il tumore cerebrale studia
  • Micro-PAT penetra più profondo ed offre la migliore risoluzione spaziale che la tomografia puramente ottica della fluorescenza di tecniche
  • Offre il migliore contrasto ottico con pochi artefatti che gli strumenti ultrasonici della rappresentazione
  • Micro-PAT usa la sorgente luminosa non ionizzante ed è più sicuro confrontato agli strumenti quali tomografia a emissione di positroni (PET) e tomografia computerizzata dei raggi x
  • È egualmente più rapida ed ed è meno costoso che MRI
  • Essendo una tecnica ibrida, può distinguere fra i tipi differenti di tessuti, tiene la carreggiata gli agenti di contrasto ed egualmente identifica le risposte emodinamiche

Applicazioni di micro-PAT

La tecnologia dell'immagine di Micro-PAT ha applicazioni diffuse in vari campi di medicina quali l'oncologia, la biologia vascolare, la neurologia, la dermatologia, l'oftalmologia e la cardiologia. Micro-PAT ha permesso a molti studi della ricerca e cliniche di scienze biologiche in piccoli animali. Questo strumento si è evoluto notevolmente da qualche anno ed ha contribuito a molto lavoro di ricerca moderno in chimica, biologia e nanotecnologia.

Alcune delle applicazioni biomediche chiave di micro-PAT sono come segue:

  • Rappresentazione ad alta definizione degli organi superficiali quale l'interfaccia
  • Rilevazione e rappresentazione delle cellule tumorali, che permette all'individuazione tempestiva di cancro
  • Piccoli animali di rappresentazione ed informazioni biochimiche di tasto di misurazione facendo uso dei dati di assorbimento ottico
  • Rappresentazione strutturale, funzionale e molecolare dei tessuti patologici quali le celle del tumore

Debolezze della tecnica di micro-PAT

  • La profondità della rappresentazione di PAT è limitata tramite l'attenuazione leggera dai tessuti. Corrente, la profondità possibile massima della rappresentazione facendo uso di PAT è 8,4 cm. Le più nuove tecniche dell'illuminazione possono aiutare sormontano questa limitazione.
  • La velocità della rappresentazione di PAT è limitata dalla tariffa di ripetizione di impulso dei laser. Gli scienziati stanno contando sugli sviluppi nella tecnologia laser per contribuire a migliorare la velocità della rappresentazione di PAT.
  • L'analisi quantitativa in PAT è relativamente difficile perché la misura locale di distribuzione di fluence è complicata. Gli algoritmi avanzati possono essere una soluzione per questo problema.
  • Corrente, non molti sistemi disponibili nel commercio di PAT nel servizio sono capaci della rappresentazione 3D.
Using photoacoustic tomography to look beneath the surface

Riferimenti

  1. http://rsfs.royalsocietypublishing.org/content/1/4/602
  2. http://oilab.seas.wustl.edu/epub/2006MXu-PA-Review.pdf
  3. http://www.nature.com/nmeth/journal/v13/n8/abs/nmeth.3925.html
  4. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4311576/

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Last Updated: Feb 26, 2019

Susha Cheriyedath

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Susha Cheriyedath

Susha has a Bachelor of Science (B.Sc.) degree in Chemistry and Master of Science (M.Sc) degree in Biochemistry from the University of Calicut, India. She always had a keen interest in medical and health science. As part of her masters degree, she specialized in Biochemistry, with an emphasis on Microbiology, Physiology, Biotechnology, and Nutrition. In her spare time, she loves to cook up a storm in the kitchen with her super-messy baking experiments.

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