Language
Country/Area
No result found
Thông qua ánh sáng và bóng tối: Quang phổ cận hồng ngoại phân giải theo thời gian định hình lại công nghệ hình ảnh y tế như thế nào?
Với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ hình ảnh y tế, quang phổ cận hồng ngoại phân giải theo thời gian (TD-NIRS) đang dần trở thành một công cụ quan trọng để chẩn đoán và theo dõi tình trạng của các mô sinh học do những đặc điểm độc đáo của nó. Công nghệ này sử dụng đặc tính lan truyền của ánh sáng trong môi trường tán xạ để hiểu tính chất quang học của các mô sinh học bằng cách phân tích thời gian đến của ánh sáng phản xạ, từ đó cung cấp thông tin sinh lý bệnh sâu hơn.
Khái niệm vật lý
Trong phép đo, quang phổ cận hồng ngoại phân giải theo thời gian sẽ truyền một xung ánh sáng dưới 100 pico giây và ghi lại thời gian đến của các photon phân tán trở lại mô. Những photon này bị tán xạ và hấp thụ nhiều lần, và biểu đồ phân bố thời gian đến của photon thu được cung cấp thông tin quan trọng về sự hấp thụ và tán xạ.
“Vì các mô sinh học có độ trong suốt tốt với ánh sáng trong phạm vi hồng ngoại nên điều này cho phép chúng tôi thăm dò sâu cấu trúc sâu của mô.”
Cốt lõi của TD-NIRS nằm ở khả năng phân giải thời gian độc đáo, có thể tối ưu hóa việc ước tính nồng độ của các thành phần khác nhau trong các mô sinh học và cung cấp thông tin liên quan về tình trạng oxy hóa trong máu. Những dữ liệu này không chỉ quan trọng đối với chẩn đoán lâm sàng mà còn có thể tạo cơ sở cho các mô hình dự đoán sớm bệnh tật.
Thành phần nhạc cụ
Trong quang học tán xạ miền thời gian, thiết bị chủ yếu bao gồm ba thành phần cơ bản: nguồn laser xung, máy dò photon đơn và thiết bị điện tử định giờ.
Nguồn laze
Nguồn sáng cho quang phổ cận hồng ngoại trong miền thời gian cần phải có các đặc điểm cụ thể, bao gồm bước sóng phát xạ trong phạm vi 650 đến 1350 nanomet, tốc độ lặp lại tần số cao (lớn hơn 20 MHz) và công suất laser đủ ( hơn 1mW). Gần đây, laser sợi quang dựa trên công nghệ tạo siêu liên tục đã bắt đầu nhận được sự chú ý, mặc dù độ ổn định của chúng vẫn cần được cải thiện hơn nữa.
“Các tia laser Ti:sapphire có thể điều chỉnh được sử dụng trước đây cung cấp nhiều bước sóng nhưng cồng kềnh và đắt tiền.”
Máy dò
Máy dò photon đơn cần có hiệu suất phát hiện photon cao, vùng hoạt động lớn và thời gian phản hồi nhỏ. Các ống nhân quang kết hợp sợi quang (PMT) từng là máy dò được lựa chọn trong lĩnh vực này. Tuy nhiên, do kích thước lớn và độ nhạy với nhiễu điện từ, chúng đã dần được thay thế bằng các công nghệ phát hiện khác.
Đồng hồ điện tử
Vai trò của đồng hồ điện tử là tái tạo lại biểu đồ phân bố thời gian của các photon mà không bị hư hại. Điều này thường dựa vào công nghệ đếm photon đơn tương quan thời gian (TCSPC) và được thực hiện bằng cách sử dụng bộ chuyển đổi tương tự sang số (ADC) hoặc bộ chuyển đổi thời gian sang kỹ thuật số (TDC).
Trường ứng dụng
Quang phổ cận hồng ngoại phân giải theo thời gian đã cho thấy tiềm năng mạnh mẽ trong nhiều ứng dụng y sinh, bao gồm theo dõi não, chụp nhũ ảnh quang học và theo dõi cơ. Những công nghệ phát hiện không xâm lấn này không chỉ có thể theo dõi tình trạng cơ thể con người trong thời gian dài mà còn cung cấp thông tin sinh lý quan trọng một cách kịp thời.
"Cho dù được sử dụng để theo dõi tại giường bệnh của trẻ sơ sinh hay người lớn, TD-NIRS đã chứng minh được khả năng chẩn đoán mạnh mẽ của mình."
Tầm nhìn tương lai
Với sự phát triển hơn nữa của công nghệ, quang phổ cận hồng ngoại phân giải theo thời gian dự kiến sẽ tiếp tục phát huy những ưu điểm độc đáo trong công nghệ hình ảnh y tế. Nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung vào việc cải thiện độ chính xác và độ tái lập của phép đo cũng như mở rộng ứng dụng của nó trong nhiều lĩnh vực y tế hơn.
Với sự tiến bộ của công nghệ quang học, liệu chúng ta có thể cho phép những công nghệ mới này mang lại lợi ích rộng rãi hơn cho sức khỏe con người không?
