L'imaging fotoacustico a laser pulsato (PL-PAI) è una nuova tecnica di imaging biomedico. Essendo una tecnica non invasiva e non ionizzante, combina le elevate proprietà di selezione dell'imaging ottico dei tessuti con le proprietà di penetrazione profonda dell'imaging ultrasonico dei tessuti. Questo metodo, in linea di principio, evita l'influenza della diffusione della luce e consente di ottenere immagini tissutali ad alta risoluzione e ad alto contrasto, motivo per cui sta gradualmente attirando l'attenzione e trovando applicazione tra gli esperti del settore biomedico.

Nuove tecnologie di imaging:

L'imaging fotoacustico a laser pulsato è stato applicato in due campi principali: la medicina clinica e la diagnostica biologica. I suoi vantaggi tecnici unici lo distinguono dai metodi di imaging tradizionali come l'ecografia e la tomografia computerizzata (TC). Grazie alla breve durata dell'impulso laser, la risoluzione dell'imaging può raggiungere il livello del micron. A causa della differenza di assorbimento della lunghezza d'onda da parte delle sostanze nelle cellule tissutali, le immagini acquisite presentano mappe ad altissimo contrasto. Quando irradiati con un laser a una specifica lunghezza d'onda, come il laser a 532 nm, i fotoni possono penetrare anche per diversi centimetri nei tessuti, consentendo l'imaging dei tessuti profondi. Poiché non è necessario alcun mezzo di contrasto esogeno, la sicurezza dell'operatore e del campione è garantita e non vi è alcun rischio di effetti da radiazioni. Infine, questo metodo di imaging può anche fornire informazioni funzionali come la saturazione di ossigeno tissutale e l'emodinamica.

Principio:

Il principio dell'imaging fotoacustico può essere suddiviso in cinque fasi. Nella prima fase, un laser a impulsi di breve durata illumina il tessuto biologico e l'energia laser viene assorbita dal tessuto stesso. Nella seconda fase, poiché il tessuto ha assorbito molta energia, non riuscendo a rilasciarla in breve tempo, la temperatura aumenta, causando un'espansione termoelastica. Il flusso di calore periodico provoca l'espansione e la contrazione del mezzo circostante, generando onde ultrasoniche. Nella terza fase, il trasduttore a ultrasuoni riceve il segnale ultrasonico generato dal tessuto. Nella quarta fase, un circuito specifico amplifica e filtra il segnale ultrasonico ricevuto. Nell'ultima fase, un computer utilizza un algoritmo di ricostruzione dell'immagine per convertire il segnale ultrasonico in un'immagine della struttura interna dell'organismo. Quando l'illuminazione è uniforme, l'immagine ricostruita corrisponderà alla distribuzione dell'assorbimento, punto per punto.

Attrezzatura

Il sistema di imaging fotoacustico è un sistema complesso che comprende principalmente quattro componenti principali: una sorgente luminosa laser pulsata, un sistema di rilevamento a ultrasuoni, un sistema di scansione e un sistema di controllo computerizzato. La sorgente luminosa è la parte centrale del sistema di imaging fotoacustico e comunemente si utilizzano laser come il laser Nd:YAG o il laser a 532 nm basato sulla duplicazione di frequenza del laser Nd:YAG. Tra i laser Nd:YAG e i laser a 532 nm basati sulla duplicazione di frequenza del laser Nd:YAG, i laser a microchip sono preferiti per la loro miniaturizzazione, potenza di picco, elevata stabilità e basso costo. Nei sistemi di rilevamento a ultrasuoni, si utilizzano comunemente trasduttori ceramici piezoelettrici o trasduttori ultrasonici micromeccanici capacitivi. I primi vengono abbinati al laser a microchip per ottenere la migliore integrazione. Con il sistema di scansione, i campioni di tessuto possono essere scansionati in due o tre dimensioni. Infine, il sistema ricostruisce l'immagine ad alta risoluzione e ad alto contrasto tramite un computer.

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Precauzioni:

Nelle applicazioni pratiche, a causa delle diverse caratteristiche di assorbimento e della profondità sottocutanea dei vari tessuti, nonché delle varie differenze individuali, è spesso necessario che i professionisti scelgano parametri laser appropriati e programmi di scansione adeguati. In medicina clinica, è inoltre fondamentale ottenere la collaborazione dei pazienti, prestare attenzione alla sicurezza laser, tutelare la loro salute e, soprattutto, adattarsi alla loro situazione specifica.

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