Термоакустична візуалізація стратегія вивчення властивостей поглинання людськими тканинами з використанням практично буд

Термоакустична візуалізація стратегія вивчення властивостей поглинання людськими тканинами, з використанням практично будь-яких видів електромагнітного випромінювання, що була запропонована в 1981 р. Але Александер Грем Белл пешим на століття раніше опублікував фізичний принцип на основі якого, отримувались термоакустичні зображення. Він спостерігав за явищем утроворення відчутного звуку при освітленні гумового листа промінем сонячного світла. Згодом після публікації роботи Боуена, інші дослідники запропонували методологію термоакустичної візуалізації за допомогою мікрохвиль. В 1994 дослідники використали інфрачервоний лазер для реєстрації перших термоакустичних зображень при оптичному поглинанні в близькій до ІЧ-області для фантому, що імітує тканини, хоча і в двох вимірах (2D). В 1995 інші дослідники сформолювали загальний алгоритм відновлення, за допомогою якого двувимірні термоакустичні зображення можуть бути обчислені із їх проєкцій, тобто запропонували алгоритм термоакустичної комп’ютерної томографії.

Рис. 1. Перші 3D термоакустичні зображення біологічної тканини (нирка барана)(C,D) в порівнянні з МРТ зображенням тієї самої ж нирки (A,B).

В 1998 дослідники Медичного Центру Університету Індіани розширили алгоритм до тривімірного простору і застосували пульсуючі мікрохвилі для побудови першого повноцінного три вимірного термоакустичного знімку біологічної тканини[(Рис. 1)]. Згодом вони зробили перше тривимірне термоакустичне зображення ракової пухлини груді людини, знов таки з використанням імпульсних мікрохвиль (Рис. 2). З цього часу термоакустичний зображень мають широку популярність в науково-дослідних організаціях по всьому світу. [2] У 2008 році вже три компанії розроблювали комерційні системи термоакустичної візуалізації - Seno Medical,[9] Endra, Inc. і OptoSonics, Inc.[11]

Рис. 2: Перше 3D термоакустичне зображення раку груді. Зліва направо: зображення показують осьову, корональну і сагітальну проєкції ракової пухлини.

Примітки

Bowen T. Radiation-induced thermoacoustic soft tissue imaging. Proc. IEEE Ultrasonics Symposium 1981;2:817-822.
Bell, AG. On the production and reproduction of sound by light. Am. J. Sci. 1880;20:305-324.
Olsen RG and Lin JC. Acoustic imaging of a model of a human hand using pulsed microwave irradiation. Bioelectromagnetics 1983; 4:397-400.
Oraevsky AA, Jacques SL, Esenaliev RO, Tittel FK. Laser-based ptoacoustic imaging in biological tissues. Proc. SPIE 1994;2134A:122-128.
Kruger RA, Liu P-Y and Fang Y. Photoacoustic Ultasound (PAUS) - Reconstruction Tomography. Medical Physics 1995;22(10):1605-1609.
Kruger RA, Kopecky KK, Aisen AM, Reinecke DR, Kruger GA, Kiser Jr W. Thermoacoustic computed tomography – a new medical imaging paradigm Radiology 1999,211:275-278.
Kruger RA, Miller KD, Reynolds HE, Kiser Jr WL, Reinecke DR, Kruger GA. Contrast enhancement of breast cancer in vivo using thermoacoustic CT at 434 MHz. Radiology 2000;216: 279-283.

[1] Bowen T. Radiation-induced thermoacoustic soft tissue imaging. Proc. IEEE Ultrasonics Symposium 1981;2:817-822.

[2] Bell, AG. On the production and reproduction of sound by light. Am. J. Sci. 1880;20:305-324.

[3] Olsen RG and Lin JC. Acoustic imaging of a model of a human hand using pulsed microwave irradiation. Bioelectromagnetics 1983; 4:397-400.

[4] Oraevsky AA, Jacques SL, Esenaliev RO, Tittel FK. Laser-based ptoacoustic imaging in biological tissues. Proc. SPIE 1994;2134A:122-128.

[5] Kruger RA, Liu P-Y and Fang Y. Photoacoustic Ultasound (PAUS) - Reconstruction Tomography. Medical Physics 1995;22(10):1605-1609.

[6] Kruger RA, Kopecky KK, Aisen AM, Reinecke DR, Kruger GA, Kiser Jr W. Thermoacoustic computed tomography – a new medical imaging paradigm Radiology 1999,211:275-278.

[7] Kruger RA, Miller KD, Reynolds HE, Kiser Jr WL, Reinecke DR, Kruger GA. Contrast enhancement of breast cancer in vivo using thermoacoustic CT at 434 MHz. Radiology 2000;216: 279-283.