Томография биологических объектов

В лаборатории создан многоканальный томограф, совмещающий лазерную ультразвуковую (ЛУ) и оптико-акустическую (ОА) томографии в режиме реального времени. Основным общим принципом действия этих методик является оптико-акустический эффект. Как в ОА методе, так и в ЛУ методе проводится регистрация акустических волн. Однако ОА методика основывается на свойстве поглощения, в то время как ЛУ диагностика основывается на свойстве рассеяния. Кроме того, в отличие от лазерной ультразвуковой диагностики, которая основана на акустическом контрасте тканей (разнице импедансов различных типов тканей), оптико-акустическая диагностика основана на оптическом контрасте тканей (различных оптических свойствах, в первую очередь поглощении света). В ОА томографии ультразвуковые сигналы генерируются непосредственно в исследуемом объекте, тогда как в ЛУ методике ультразвуковые сигналы часто получают при помощи специальной среды с известными оптическими, теплофизическими и акустическими параметрами (генератора).
 

Исследована задача введения иглы в кровеносный сосуд (для контроля положения введения кончика иглы и предотвращения прокола сосуда) с использованием комбинированной 2D ОА и ЛУ томографии в режиме реального времени (частота смены кадров 10 Гц).
 

ОА томография хорошо применима для задач визуализации объекта, обладающего повышенным коэффициентом поглощения света по отношению к окружающей среде. К таким задачам относится, например, визуализация кровеносных сосудов, так как кровь является основным хромофором в ближнем ИК диапазоне. Повышенное содержание кровеносных сосудов характерно для злокачественных новообразований.
 

Ниже представлены результаты клинических испытаний: пациент был обследован при помощи рентгеновской, ультразвуковой техники и были взяты образцы биопсии. После принятия решения о мастэктомии, проводилась ОА диагностика.
 

Рентгеновское изображение имеет две подозрительные области, только одна из соответствует злокачественному образованию (выявлено в результате патологического исследования после мастэктомии). Положение новообразований, которые были выявлены при помощи ОА томографии соответствовали тому, что дали рентгеновское и ультразвуковое изображение, а также патологическое исследование после мастэктомии. Кроме положения новообразования, ОА томография различает и его неоднородную внутреннюю структуру.