התקדמות ב Photonic Technologies עבור אבחון רפואי לא פולשני

התקדמות אחרונה בטכנולוגיות פוטוניות הופכת לאדינולוגיות רפואיות פולשניות על ידי מתן יכולות חדשות לגילוי ועקב אחר מצבים בריאותיים עם אי נוחות מינימלית של המטופל, כולל לייזרים, דידות אור-הפחתת אור, וגלאים מתקדמים, עכשיו לספק מידע מדויק על המצב הפנימי של הגוף ללא צורך דגימות או אי-ציונות.

מקור: Photonic Diagnostics

היכולת של אור לחדור רקמות ביולוגיות ואינטראקציה עם מרכיבים סלולריים היא הבסיס של אבחון פוטוני. Photons לעבור ספיגה, פיזור, ו פלואורסנס כאשר הם נתקלים במבנים שונים רקמות על ידי ניתוח האור החוזר, מרפאים יכולים להפר תכונות ביוכימיות ומורמוסולוגיות. "חלון אופטי" באזור הסמוך- in the Near-infrared Zone (מערכת 650-1350 nm) הוא שימושי במיוחד משום שהוא מאפשר ספקטרום אופטי של כמה ספקטרום אופטי, כמו ספקטרום אופטי, כמו ספקטרום אופטי.

שיטות Photonic הן לא פולשניות מטבען: אור מוחל חיצוני דרך העור, ריריות ריריות ריריות, או גוף טבעי או אורות.בניגוד ל- X-ray או CT סריקות, הם משתמשים בקרינה לא מייננת, מה שהופך אותם בטוחים לשימוש חוזר.פרופיל בטיחות זה פותח את הדלת לבדיקה שגרתית, ניטור של מחלות כרוניות, ושעה אמיתית במהלך ניתוח.

טכניקות Photonic

קוהרנטיות אופטית Tomography (OCT)

(OCT ללכוד תמונות רוחביות של רקמות באמצעות אינטרפרומטריה נמוכה-קוהרנטיות.It מספק פתרון בקנה מידה מיקרומטר למטה למעמקי 1-2 מ"מ, מה שהופך אותו אידיאלי עבור הדמיה הרשתית, עורקים כלילית, ושכבות עור. in Ophthalmology, OCT הוא תקן העיקרי עבור אבחון מחדש סוכרת, ניוון מקולרי, והתפתחויות מתקדמות של OLTFactable בדם.

דיפרטרוסקופיה אופטית (DOS) ודיפוזה אופטית Tomography (DOT)

DOS מודד כיצד אור קרוב-infrared מתפזר ו סופג ברקמות.זה משווה ריכוזים של hemoglobin חמצן ו deoxygenated, מים, שומנים, ו chromophores אחרים. מידע זה עוזר להעריך חילוף החומרים רקמות, לזהות גידולים (שלעתים קרובות שינו vascularity), ומפקח על תפקוד המוח.DOT מרחיב על ידי שחזור של שלוש-ממדי של תכונות אופטיות כולל בדיקות סרטן, בדיקות דלקתיות, בדיקות דלקתיות, בדיקות דלקתיות.

הדמיה (PAI)

PAI משלבת הדופק לייזר עם אולטרסאונד זיהוי.כאשר דופק לייזר קצר נספג על ידי רקמות, חימום מקומי מייצר גל אקוסטי כי אולטרסאונד טרנסנפורים לזהות. שיטה היברידית זו מספקת ניגוד אופטי גבוה (רגישים ל hemoglobin, מלנין, וגילויים אחרים chromophores) עם פתרון קולי במעמקי כמה סנטימטרים. Photoacous tomography (PAT) ומיקרוסקופיות מיקרוסקופיות מוקדמות (MPA) הם שימוש בגרסאות הדמיה של תרופות אלקטרוניות (momas) ו-myms מוקדמים של ויזואליות (mpathys) ו-myms: 1) הם שימוש בגרסאות הדמיה של ויזואליות (mpathys) ו-myms: ויזואליות (mpathy) ו-myms.

ראומן Spectroscopy

ראמן spectroscopy חוקרת את הרטטים המולקולריים על ידי ניתוח אור מפוזר באופן בלתי חוקי.It מניב "טביעה אצבע" של הרכב ביוכימי - חלבונים, לימפואידים, חומצות גרעין, ומטבוליטים.טכניקה זו יכולה להבחין ממאירים מרקמות בריאות ללא תוויות, המאפשרות הערכה בזמן אמת של שולי intraactiveation.

פלואורג'וספיטרוסקופיה ו-Life Imaging

כאשר מולקולות מסוימות (fluorophores) סופגות אור, הם פולטים פלואורגנטיות ארוכות טווח גליות. פלואורופורפורפורפורפורפורוזיס אנדוגניות כמו קולגן, elastin, ו NADH יש תקופות חיים אופייניות שמשנות עם מדינות מחלה. פלואורסנס הדמיה (FLIM) מספקת ניגודיות על בסיס פעילות מטבולית, מראה זיהוי מוקדם אוראלי וסרטן צוואר הרחם.

יישומים קליניים בהתמחויות

רפואת עיניים

טומוגרפיה אופטית נותרה הכלי האבחון הפוטוני המאומץ ביותר באופטימיאולוגיה.זה מספק הדמיה שכבתית מפורטת חיונית לניהול ניוון מקולרי הקשור לגיל, רטינופתיה סוכרתית, וגאוקומה. OCT angiography (OCTA) מאפשר כעת הדמיה תלת-ממדית של רשתות capillary Retinal ללא זריקה, צמצום הסיכון לחולים.

Cardiology

Intravascular OCT משתמש קתאטר לצלם עורקים כליליים עם 10-15 μm החלטה, outperforming intravascular אולטרסאונד עבור הדמיה לוחית, apposition stent, ו dispart. הדמיה Photoacoustic נחקר גם כדי לזהות פלאטים עשירים שפתון פגיע קרע.

תאולוגיה

שיטות Photonic משנים את זיהוי הסרטן ואת הדרכה כירורגית. דיפוזה אופטית דיפוזה הוא FDA-נקיה עבור בדיקת סרטן השד צום, במיוחד ברקמות חזה צפופה שבו ממוגרפיה מוגבלת. Raman spectroscopy ו photoacoustic הדמיה עוזר המנתחים לזהות שולי גידולים במהלך פעולות, הפחתת הצורך ניתוחים חוזרים.FLT:0-Time AssessmentFLTscopyal עם 1:1 טכניקות אלה הוא גדול של ניסויים קליניים מתמשך.

דרבימטולוגיה

קולטת מיקרוסקופיה (RCM) ו- OCT מציעים "ביופסיה אופטית" של נגעים בעור. RCM מספק החלטה ברמה התאית לאבחן סרטן תאי ביסוס ומלנומה ללא חיתוך.Raman spectroscopy יכול גם לסווג גידולים העור המבוססים על חתימות ביוכימיות.

נוירולוגיה

פונקציונלי ליד ספקטרום ראייה- infrared spectroscopy (fNIRS) לפקח על החמצן המוח ואת המודינמיקה דרך הקרקפת.זה משמש במדעי המוח קוגניטיבי, שיקום, ניטור המוח התינוק. דיפוזה מתאם (DCS) מדד זרימת דם המוחי, ערך להערכת מטופלים שבץ ופציעות במוח.

התקדמות טכנולוגית

מיניטור ומכשירים לבישים

ההתקדמות בלייזרים סמי-מוליכים למחצה, מערכות מיקרו-אלקטרוניקה (MEMS), ועיגולים משולבים פוטוניים יש מערכות אבחון ממכשירים בגודל של עגלות כדי לדחוס בדיקות וחיישנים לביים.FLT:0Finger-worn Raman spectrometersFLT:1 ו-fRS ממומש ראשי עבור ניטור מוח מתמשך הם דוגמאות לחיקוי, אפילו רמות לא פולשניות, אפילו לא פולשניות, אפילו ספקטרום חמצן.

בינה מלאכותית ותהליכי אותות

אלגוריתמים למידה עמוקה מנתחים כעת נתונים פוטוניים – בין אם תמונות של OCT, ראמן ספקטרום, או אותות פוטו-קופטיים – כדי לזהות באופן אוטומטי דפוסי מחלה.AI משפר את הדיוק האבחון, מקטין את זמן הפרשנות, ומסייע להבחין בין אות לרעש בסביבות מורכבות.

מערכות Photonic מרובות-modal Photonic

שילוב טכניקות משלימים בתוך כלי אחד ממינוף החוזקות שלהם. OCT-פוטוגניות בדיקות בו זמנית לספק מידע מבני וvascular. מערכות Raman-fluorescence מציעות ניגודים ביוכימיים ומטבוליים.מערכות היברידיות אלה הן יסטולוגיה בעלת ערך במיוחד, שבו heterogeneity הגידול דורש מספר סוגי נתונים עבור סיווג מדויק.

אתגרים ומגבלות

למרות התקדמות יוצאת דופן, אבחון פוטוני עומד בפני כמה מכשולים לפני אימוץ קליני שגרתי. (FLT:0Depth חדיר FLT:1 נשאר מוגבל כמה ס"מ ברוב הטכניקות בשל פיזור וקליטה, אשר לא יכול לצלם איברים עמוקים יותר ללא גישה אנדוסקופית. חפצים (מנשימה, פעימות לב) מדגמי איכות תמונה, במיוחד ברקמות שונות ברקמות אופטיות, למרות שלעתים קרובות דורשות גבוהה של סרטן, דרישות לייזר (אפקטיביות) ואפקטים) יכולות לשפר את רמות הדמיה של תפקוד לייזר (אפקטיביות) ואפקטיביות גבוהה של חומרים סטנדרטיות) על פני רמות גבוהות יותר של תפקוד לייזר (אפקטיביות גבוהה של חומרים).

פרספקטיבה עתידית

במבט קדימה, טכנולוגיות פוטוניות נועדו להיות אינטגראלי לרפואה מותאמים אישית ומניעתנית. חוקרים מפתחים פלטפורמות "ביופסיה אופטית" שמשפרות את ההקרנה לסרטן בהגדרות קוד נמוך.אינטגרציה עם ניתוח בינה מלאכותית מבוסס ענן יכול להביא אבחון ברמת מומחה לאזורים מרוחקים. חיישנים פוטוניים יכולים לפקח באופן רציף על גלוקוז, נקה, או אפילו להפיץ תאים, מתן התראה מוקדמת של חומרים מטבוליים או אולטרסאונד (ת) עם שינויים אופטימנטליים אחרים, כגון הדמיה מגנטיים).

גבול נוסף הוא (FLT:0)theranosticsFLT:1, שבו אותה מערכת פוטוניקה הן אבחון ומספק טיפול (למשל, טיפול פוטודינמיקה בפיקוח על ידי הדמיה פלואור גיל ההתבגרות) התקדמות בסוכני ניגוד מולקולריים, כולל גילויים ממוקדים nanoparticles ו- Activa לוח זמנים להמשיך בדיקות, ישפר את אי הנוחות הבסיסית.

לקריאה נוספת, ראה ביקורות מן ה-FLT:0SPIE Digitaleur LibraryFLT 1 ומאמרים אחרונים ב-FLT:2 Nature PhotonicsFLT 3 על ביופוטניקה קלינית.