التصوير البصري الطبي

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

التصوير البصري الطبي هو استخدام الضوء كتقنية تصوير تشخيصية للتطبيقات الطبية ، وقد كان الكيميائي الفيزيائي الأمريكي بريتون تشانس رائدًا في هذا المجال . تشمل الأمثلة المجهر الضوئي ، والتحليل الطيفي ، والتنظير الداخلي ، وفحص قاع العين بالليزر الماسح ، والتصوير بالليزر دوبلر ، والتصوير المقطعي التوافقي البصري ، والتصوير البصري عبر الجلد . ولأن الضوء موجة كهرومغناطيسية ، فإن ظواهر مشابهة تحدث في الأشعة السينية ، والموجات الميكروية ، وموجات الراديو .

يمكن تقسيم أنظمة التصوير البصري إلى أنظمة تصوير انتشارية [ 1 ] [ 2 ] وأنظمة تصوير باليستية [ 3 ] . وقد طوّر بونر وزملاؤه [ 2 ] نموذجًا لهجرة الفوتونات في الأوساط البيولوجية المعتمة. ويمكن تطبيق هذا النموذج لتفسير البيانات المُستقاة من أجهزة مراقبة تدفق الدم بتقنية دوبلر الليزرية، ولتصميم بروتوكولات التحفيز العلاجي للصبغات النسيجية.

التصوير البصري الانتشارى

التصوير البصري المنتشر ( DOI ) هو أسلوب تصوير يستخدم مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRS) [ 4 ] أو أساليب تعتمد على التألق. [ 5 ] عند استخدامه لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد للمادة المصورة، يُشار إلى التصوير البصري المنتشر باسم التصوير المقطعي البصري المنتشر ، بينما تُصنف أساليب التصوير ثنائية الأبعاد على أنها تضاريس بصرية منتشرة .

تُستخدم هذه التقنية في العديد من المجالات، منها علم الأعصاب، والطب الرياضي، ومراقبة الجروح، والكشف عن السرطان. وتقوم تقنيات التصوير البصري المنتشر (DOI) عادةً برصد التغيرات في تركيزات الهيموجلوبين المؤكسج وغير المؤكسج ، وقد تقيس أيضًا حالات الأكسدة والاختزال للسيتوكرومات. ويُشار إلى هذه التقنية أيضًا باسم التصوير المقطعي البصري المنتشر (DOT)، أو التصوير المقطعي البصري بالأشعة تحت الحمراء القريبة (NIROT)، أو التصوير المقطعي البصري المنتشر الفلوري (FDOT)، وذلك بحسب الاستخدام.

في علم الأعصاب، يمكن تصنيف القياسات الوظيفية التي يتم إجراؤها باستخدام أطوال موجية NIR، وتقنيات DOI، على أنها مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة الوظيفية (fNIRS).

التصوير البصري الباليستي

الفوتونات الباليستية هي فوتونات الضوء التي تنتقل عبر وسط مشتت ( معتم )في خط مستقيم. تُعرف أيضًا بالضوء الباليستي . عندإرسال نبضات ليزر عبر وسط معتم كالضباب أو أنسجة الجسم ، فإن معظم الفوتونات إما تتشتت عشوائيًا أو تُمتص. مع ذلك، عند المسافات القصيرة، تمر بعض الفوتونات عبر الوسط المشتت في خطوط مستقيمة. تُسمى هذه الفوتونات المتماسكة بالفوتونات الباليستية. أما الفوتونات التي تتشتت قليلًا، مع احتفاظها بدرجة من التماسك ، فتُسمى بالفوتونات الثعبانية .

إذا تم الكشف عنها بكفاءة، فإن للفوتونات الباليستية تطبيقات عديدة، لا سيما في أنظمة التصوير الطبي المتماسكة عالية الدقة . تُعد الماسحات الضوئية الباليستية (التي تستخدم بوابات زمنية فائقة السرعة) والتصوير المقطعي التوافقي البصري (OCT) (الذي يستخدم مبدأ التداخل الضوئي ) مثالين فقط على أنظمة التصوير الشائعة التي تعتمد على الكشف عن الفوتونات الباليستية لإنشاء صور محدودة الانعراج . تتمثل مزايا التصوير الباليستي مقارنةً بتقنيات التصوير الأخرى الموجودة (مثل التصوير بالموجات فوق الصوتية والتصوير بالرنين المغناطيسي ) في قدرته على تحقيق دقة أعلى تتراوح بين 1 و10 ميكرومترات، إلا أن عمق التصوير فيه محدود. علاوة على ذلك، غالبًا ما يتم قياس الفوتونات "شبه الباليستية" الأكثر تشتتًا لزيادة "قوة" الإشارة (أي نسبة الإشارة إلى الضوضاء ).

نظراً للتناقص الأسي (مع المسافة) للفوتونات الباليستية في وسط مشتت، تُستخدم تقنيات معالجة الصور عادةً على الصور الباليستية الخام الملتقطة، لإعادة بناء صور عالية الجودة. تهدف تقنيات التصوير الباليستي إلى استبعاد الفوتونات غير الباليستية والاحتفاظ بالفوتونات الباليستية التي تحمل معلومات مفيدة. ولتحقيق هذه الغاية، تُستخدم خصائص محددة للفوتونات الباليستية مقارنةً بالفوتونات غير الباليستية، مثل زمن الطيران من خلال التصوير المتماسك، والتجميع، وانتشار جبهة الموجة، والاستقطاب. [ 6 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ دوردوران وآخرون  (2010). "البصريات المنتشرة لمراقبة الأنسجة والتصوير المقطعي" . تقارير التقدم في الفيزياء . 73 (7) 076701. Bibcode : 2010RPPh...73g6701D . doi : 10.1088/0034-4885/73/7/ 076701 . PMC 4482362. PMID 26120204 .  
  2. 1 2 أ. جيبسون؛ ج. هيبدن؛ س. أريج (2005). "التطورات الحديثة في التصوير البصري المنتشر" (ملف PDF) . فيزياء الطب الحيوي . 50 (4): R1– R43 . doi : 10.1088/0031-9155/50/4/r01 . PMID 15773619. S2CID 23029891 .  
  3. ↑ س. فارسيو؛ ج. كريستوفرسون؛ ب. إريكسون؛ ب. ميلانفار؛ ب. فريدلاندر؛ أ. شاكوري؛ ر. نواك (2007). "الكشف الإحصائي وتصوير الأجسام المخفية في الأوساط المعتمة باستخدام الفوتونات الباليستية" (ملف PDF) . البصريات التطبيقية . 46 (23): 5805-5822 . Bibcode : 2007ApOpt..46.5805F . doi : 10.1364/ao.46.005805 . PMID 17694130 . 
  4. ↑ دوردوران، ت. وآخرون (2010). "البصريات المنتشرة لمراقبة الأنسجة والتصوير المقطعي" . تقارير التقدم في الفيزياء . 73 (7) 076701. Bibcode : 2010RPPh...73g6701D . doi : 10.1088 / 0034-4885/73/7/076701 . PMC 4482362. PMID 26120204 .   
  5. ↑ "Harvard.edu Diffuse Optical Imaging" . مؤرشف من الأصل في 16 يونيو 2012. تم الاطلاع عليه في 20 أغسطس 2012 .
  6. ↑ ليهونغ ف. وانغ؛ هسين-ي وو (26 سبتمبر 2012). البصريات الطبية الحيوية: المبادئ والتصوير . جون وايلي وأولاده. ص 3–. ISBN  978-0-470-17700-6.

كشفت دراسة نُشرت مؤخرًا عن تطور جديد في التصوير البصري للحد من تأثيرات تشتت الضوء غير المرغوب فيه (أو وآخرون، 2024). استُخدمت صبغة غذائية شائعة تُسمى التارترازين موضعيًا على الفئران لتصوير التراكيب الداخلية، مثل أعضاء البطن، وبنية الساركومير، والأوعية الدموية الدماغية. التارترازين صبغة عالية الامتصاص، تسمح بتحقيق الشفافية البصرية من خلال مطابقة معامل انكسار البروتينات والدهون الموجودة في الأنسجة البيولوجية عند إذابتها في الماء. في النهاية، تُقلل هذه التقنية من تشتت الضوء، مما يُتيح تصوير التراكيب داخل الجسم الحي.

المراجع: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adm6869#M1