نظراً لمحدودية أساليب التصوير البصري التقليدية في تحقيق تصوير عالي الدقة في الأنسجة البيولوجية ذات التشتت العالي، برزت تقنية التصوير الصوتي الضوئي (PAI)، القائمة على التأثير الصوتي الضوئي، كأداة تصوير جديدة في مجال البحوث الطبية الحيوية. تجمع تقنية PAI بين خصائص التباين العالي والتمييز الطيفي للتصوير البصري وعمق الاختراق الكبير للتصوير بالموجات فوق الصوتية.

تعتمد تقنية التصوير الصوتي الضوئي (PAI) على تسليط ضوء ليزر نبضي قصير على الجسم المستهدف. تتسبب طاقة الضوء الممتصة في ارتفاع موضعي في درجة الحرارة، مما يؤدي إلى تمدد حراري مرن وتوليد موجات فوق صوتية. ومن خلال رصد إشارات الموجات فوق الصوتية، يمكن إعادة بناء توزيع امتصاص الضوء في الجسم المستهدف، مما يوفر صورة عمق له. تُصنف تقنية التصوير الصوتي الضوئي إلى التصوير المقطعي الصوتي الضوئي (PAT) والمجهر الصوتي الضوئي (PAM). وقد أثبتت هذه التقنية التصويرية جدواها في العديد من التطبيقات الطبية الحيوية، بما في ذلك تصوير الأوعية الدموية الجديدة في الأورام، وقياس تركيز الهيموجلوبين والأكسجين، وتشخيص سرطان الثدي، والكشف عن اللويحات الهشة في الأوعية الدموية القلبية والدماغية.

ليزر الرقاقة الدقيقة دون النانوثانية من Reallight

يجمع المجهر الصوتي الضوئي (PAM) بين مزايا التصوير البصري والتصوير بالموجات فوق الصوتية. وباعتباره أسلوب تصوير غير جراحي، فقد استُخدم PAM بنجاح في دراسة الخلايا والأوعية الدموية الدقيقة والأنسجة في السنوات الأخيرة. عند تصوير الأنسجة البيولوجية باستخدام طرق التصوير الصوتي الضوئي، يكون النسيج الوعائي هو الممتص الرئيسي، حيث يبلغ الحد الأدنى لقطر الشعيرات الدموية حوالي 4 ميكرومتر. يبلغ زمن الحصر الحراري حوالي 0.2 مللي ثانية، وزمن حصر الضغط حوالي 1.3 نانو ثانية. لذلك، يُعد استخدام الليزر ذي عرض النبضة الأقل من 1.3 نانو ثانية أمرًا بالغ الأهمية لمنع الانتشار الحراري أثناء مرحلة الإشعاع البصري. تعمل الليزرات ذات النبضات القصيرة التي يقل عرضها عن 1.5 نانو ثانية على تحسين دقة التصوير الصوتي الضوئي بشكل فعال.

تأثير التصوير المجهري الصوتي الضوئي - الشعيرات الدموية في أذن الفأر (الصورة مأخوذة من المرجع [1])

تتميز ليزرات الرقائق الدقيقة من سلسلة MC التي تنتجها شركة Reallight بنبضات ذات عرض زمني متنوع، بما في ذلك 1.5 نانوثانية، و750 بيكوثانية، و350 بيكوثانية، ما يلبي متطلبات الدقة اللازمة للكشف الصوتي الضوئي. وبفضل معدلات التكرار التي تصل إلى مستوى الكيلوهرتز، تُحسّن هذه الليزرات بشكل ملحوظ كفاءة الكشف الصوتي الضوئي، مما يجعلها خيارًا مثاليًا للمجهر الصوتي الضوئي.

في عدد يونيو 2022 من مجلة "أوبتكس ليترز"، نشر فريق الأستاذ ما تشنخه من كلية هندسة التحكم بفرع تشينهوانغداو التابع لجامعة شمال شرق الصين، بحثًا بعنوان: "المجهر الصوتي الضوئي غير التلامسي القائم على تباين تداخل الأطياف والمُحقق بتقنية التصوير المقطعي التوافقي البصري الطيفي (SDOCT)". وقدّم البحث طريقة جديدة للكشف باستخدام المجهر الصوتي الضوئي (PAM)، تجمع بين تقنيتي التصوير الصوتي الضوئي والتصوير المقطعي التوافقي البصري (OCT). استخدم الفريق ليزرًا دقيقًا يعمل بتقنية الرقاقة الدقيقة (MCA-532-2.5-060، 532 نانومتر، 1.5 نانوثانية، 2.5 كيلوهرتز، 60 ميكرو جول) من شركة "ريال لايت" لتحقيق تصوير واضح للشعيرات الدموية. يُسهم هذا النهج المبتكر في توسيع نطاق تطبيق تقنية التصوير الصوتي الضوئي في هذا المجال.

تنويه: بعض محتوى هذه المقالة مأخوذ من الإنترنت لأغراض البحث التقني وتبادل المعلومات، وهو مُقدّم كمرجع ومعلومات تعليمية. نرحب بأي تصحيحات في حال وجود أخطاء أو اختلافات أكاديمية. في حال وجود أي مشاكل متعلقة بحقوق النشر، يُرجى التواصل معنا للتحقق منها وإزالتها فورًا.

مراجع

Zhenhe Ma، 1،2 Ning Ding، 3 Zhen Li، 1 Keliang Zhu، 1 Ang Li، 1 Zhanhong Lin، 1 Yi Wang، 1،2 Yuqian Zhao، 1 Yao Yu، 1،2 Jingmin Luan، 4 Xin Zhu، 5 AND Jian Liu1،2، ∗، مجهر ضوئي صوتي غير متصل قائم على التداخل الطيفي تم تحقيقه بواسطة SDOCT [J] البصريات الرسائل، المجلد 47، العدد 11/1 يونيو 2022