Hoe kan fotoakoestische beeldvorming de microvasculatuur in vivo visualiseren?

De fotoakoestische beeldvormingstechniek (PAI) heeft in recente jaren een aanzienlijke vooruitgang geboekt in de mogelijkheid om de microvasculatuur van levende weefsels te visualiseren. Deze techniek maakt gebruik van gepulseerd laserlicht om weefsel te verhitten, wat resulteert in akoestische golven die vervolgens kunnen worden gedetecteerd om gedetailleerde beelden van bloedvaten en hun structuren te genereren. De toepassing van deze technologie in zowel ex vivo als in vivo beeldvorming heeft ons begrip van de microvasculatuur in verschillende diersoorten aanzienlijk verbeterd.

Een van de meest prominente toepassingen van PAI is de visualisatie van de microvasculatuur van de chorioallantoïsche membraan (CAM) van een eendembryo. De doorzichtige eigenschap van de CAM maakt het mogelijk om bloedvaten met diameters van ongeveer 50 μm te identificeren en te volgen in een driedimensionale ruimte. Dit werd aangetoond door middel van optische beeldvormingstechnieken die in staat zijn om beelden te verkrijgen van verschillende dieptes, tot 1,5 mm, met hoge resolutie. De resultaten tonen de gedetailleerde microvasculaire anatomie van de CAM, waarbij de structuur van de bloedvaten, inclusief kleine capillairen, duidelijk zichtbaar is. Dit soort beeldvorming is van cruciaal belang voor het begrijpen van de rol van microvasculatuur in vroege ontwikkelingsstadia van dieren.

Het gebruik van multimodale vezels (MMF) in fotoakoestische endoscopie heeft eveneens nieuwe mogelijkheden geopend voor het visualiseren van de microvasculatuur in levende dieren, zoals muizen. In een experiment waarbij een MMF-sensor werd gebruikt om licht te leveren en fotoakoestische signalen op te vangen, werd een ultradunne en kosteneffectieve endoscopische probe ontwikkeld. Deze probe kan worden geïntegreerd in een medische naald en biedt de mogelijkheid om microvasculaire structuren te visualiseren met een resolutie van ongeveer 1,2 μm, wat potentieel kan bijdragen aan de verbetering van minimaal invasieve chirurgie.

Een ander interessant vooruitzicht is het gebruik van optische ultrasoonsensoren die direct kunnen worden geïmplanteerd in de hersenen van levende dieren. Door gebruik te maken van een nano-imprint lithografiemethode om optische ultrasoonsensoren te maken, konden onderzoekers een ultrasone sensor implementeren in het craniale venster van een muis. Deze sensor werd in staat gesteld om de corticale vasculatuur gedurende een lange periode, meer dan 28 dagen, in real-time te monitoren. Dit resulteerde in gedetailleerde beelden van bloedvaten en het vermogen om tijdelijke bloedingen en nieuwe vaatgroei te visualiseren. De technologie toont het potentieel voor langdurige, niet-invasieve beeldvorming van de hersenen en kan bijdragen aan het begrip van dynamische veranderingen in de vasculaire structuur tijdens ziekte of herstel.

De toepassing van fotoakoestische beeldvorming voor het in vivo monitoren van de hersenstructuren is van bijzonder belang voor neurologische onderzoeken. De miniaturisatie van de optische ultrasoonsensor maakt het mogelijk om deze sensoren te integreren in het brein zonder de functie van het dier ernstig te verstoren, wat cruciaal is voor langdurige observaties. De gedetailleerde beelden die door de technologie worden gegenereerd, kunnen artsen en onderzoekers waardevolle informatie bieden over de structuur en functie van de microvasculatuur, inclusief veranderingen die optreden bij verschillende pathologische aandoeningen zoals tumoren, beroertes of neurodegeneratieve ziekten.

Een van de uitdagingen bij fotoakoestische beeldvorming is het verbeteren van de detectiecapaciteit van akoestische golven. Traditioneel werden piezo-elektrische transducers gebruikt voor het detecteren van deze golven, maar de miniaturisatie van optische ultrasoonsensoren biedt nieuwe mogelijkheden. Micro-ring resonatoren, die gebruik maken van optische technologie om ultrasone golven te detecteren, bieden een aanzienlijk voordeel in termen van miniaturisatie zonder in te boeten op gevoeligheid. Dit maakt ze bijzonder geschikt voor toepassingen zoals fotoakoestische endoscopie, waar een kleine, lichtgewicht en goedkope sensor vereist is.

De toepassing van fotoakoestische beeldvorming kan ook een cruciale rol spelen in de toekomst van minimaal invasieve chirurgie en real-time monitoring. De mogelijkheid om microvasculaire structuren en zelfs individuele bloedcellen met subcellulaire resolutie te visualiseren, opent de deur naar het nauwkeurig sturen van chirurgische ingrepen. Dit kan niet alleen de effectiviteit van operaties verbeteren, maar ook de postoperatieve zorg door vroegtijdige opsporing van complicaties zoals interne bloedingen of infecties.

Bovendien biedt de technologische vooruitgang in beeldvormingstechnieken zoals PAI de mogelijkheid om gedetailleerde functionele, moleculaire en microstructurele informatie te verkrijgen, wat essentieel is voor gepersonaliseerde geneeskunde en de ontwikkeling van gerichte behandelingsstrategieën. Het vermogen om in real-time beelden van de microvasculatuur te verkrijgen, kan artsen in staat stellen om nauwkeuriger te diagnosticeren en behandelingen af te stemmen op de specifieke behoeften van de patiënt.

Hoe werkt optische resonantietechnologie voor ultrasone detectie in fotoakoestische beeldvorming?

Optische resonantietechnologie speelt een cruciale rol in de detectie van ultrasone signalen binnen de fotoakoestische beeldvorming (PAI). Een veelgebruikte benadering is gebaseerd op Fabry-Pérot (FP) interferometers, die ultrasone golven via akoestische koppeling omzetten in veranderingen binnen een etalon-structuur. Dit etalon bestaat doorgaans uit een dunne laag tussen twee reflecterende oppervlakken. Wanneer ultrasone golven het etalon binnendringen, veroorzaken ze subtiele veranderingen in de optische padlengte en fase, die vervolgens worden versterkt door de hoge resonantie van het systeem. Deze veranderingen verschuiven de resonantiewaarde en moduleren daardoor de intensiteit van teruggekaatst en doorgelaten licht. Hierdoor ontstaat een nauwkeurige, gevoeligere detectie dan met traditionele piëzo-elektrische sensoren, waarbij het voordeel is dat het effectieve apertuurformaat en het elementformaat onafhankelijk kunnen worden gekozen, wat flexibiliteit geeft bij het scannen.

Een ander opvallend type optische resonator is de micro-ring resonator (MRR), die werkt via nanotechnologie en hoge Q-factoren kan bereiken, oplopend tot 10^7. MRR’s reageren zeer gevoelig op mechanische vervormingen veroorzaakt door ultrasone druk, wat resulteert in een nauwkeurige modulatie van de doorgelaten lichtintensiteit. Dankzij hun hoge bandbreedte en gevoeligheid kunnen MRR-gestuurde systemen resolutions behalen van enkele micrometers, met noise equivalent pressures (NEP) van slechts enkele Pascal. De MRR’s worden vaak in waterige omgevingen geplaatst waarbij het excitatie-licht door de sample heen wordt gefocust. Ze zijn ook in staat om ultrasone signalen via lucht te detecteren, ondanks de grote impedantiemismatch en hoge demping van ultrasone golven in lucht. In tegenstelling tot systemen die de brekingsindex moduleren, baseren MRR’s hun detectie op mechanische vervormingen van de resonator.

Fiber Bragg Gratings (FBG), en dan specifiek π-faseverschuiving FBG’s (π-FBG), bieden een andere methode met zeer smalle spectrale banden (<0,2 nm). De π-FBG’s bevatten een fase-discontinuïteit die de spectrale breedte tot enkele picometers beperkt. Deze miniaturiseerde sensoren functioneren als 1D resonantiekaviteiten, wat ze uitermate geschikt maakt als lijn-detectoren voor fotoakoestische computertomografie (PACT). Hoewel ze minder resolutie bieden dan puntdetectoren, zijn ze bijzonder effectief in endoscopische toepassingen vanwege hun kleine afmetingen en hoge gevoeligheid binnen een breed frequentiegebied tot 77 MHz.

Ook interferometers zoals Michelson (MI) en Mach-Zehnder (MZI) interferometers zijn toegepast voor ultrasone detectie in PAI. Beide werken op het principe van tweebundelinterferentie, waarbij een lichtstraal in een referentie- en een meetpad wordt gesplitst. Ultrasone golven induceren veranderingen in het meetpad, wat leidt tot een faseverschuiving en dus een verandering in het interferentiepatroon dat vertaald wordt in een verandering van lichtintensiteit. MI’s gebruiken vaak reflectoren in het meetpad, terwijl MZI’s het licht daadwerkelijk in het ultrasone veld laten interageren. Deze systemen hebben gevoeligheden rond de 180 Pa gemeten, maar kampen vaak met beperkte bandbreedte en storingsgevoeligheid, vooral bij vrije-ruimte configuraties die gevoelig zijn voor trillingen en elektromagnetische ruis. Doppler-interferometers vormen een uitbreiding waarbij frequentieverschuivingen van teruggekaatst licht worden gemeten, wat voordelen biedt voor non-contact detectie met ruwere reflectoren.

Het combineren van deze optische resonatorprincipes met geavanceerde mechanische scansystemen leidt tot verbeterde beeldvormingstechnieken. Door het gebruik van mechanische motoren die objecten in drie dimensies kunnen bewegen en positioneren, wordt een grote beeldhoek (Field of View, FOV) mogelijk met een hoge resolutie, wat essentieel is voor toepassingen zoals hersenbeeldvorming of orgaandetectie zonder labels. Deze combinatie van ultrasone gevoeligheid en mechanische precisie maakt het mogelijk om driedimensionale, micron-precisie beelden te verkrijgen van biologische monsters die bijvoorbeeld zijn ingebed in paraffine of agarose.

Naast de technische aspecten van resonatorontwerpen en optische detectie, is het van belang dat de lezer begrijpt dat de fysieke interactie tussen ultrasone golven en optische componenten niet alleen gebaseerd is op refractie-indexveranderingen, maar ook op mechanische vervormingen van de resonatorstructuren. Dit onderscheid is essentieel bij het kiezen van de juiste detectietechniek voor specifieke toepassingen binnen de biomedische beeldvorming. De bandbreedte, gevoeligheid, en de omgeving waarin de detector wordt toegepast, zoals water versus lucht, bepalen in sterke mate de effectiviteit van de gekozen technologie.

Daarnaast is het belangrijk te beseffen dat optische ultrasone detectie niet alleen een kwestie is van het optimaliseren van de sensor zelf, maar dat ook de integratie met het optische excitatiesysteem en de mechanische scansystemen een bepalende rol speelt voor de uiteindelijke beeldkwaliteit. De samenhang tussen akoestische koppeling, optische resonantie en mechanische beweging vormt een complex samenspel dat zorgvuldig moet worden afgestemd om de prestaties van fotoakoestische systemen te maximaliseren.

Wat zijn de belangrijkste uitdagingen bij fotoakoestische botdetectie en hoe beïnvloeden ze de klinische toepassingen?

De generatie en voortplanting van signalen in botweefsel bevatten verschillende voortplantingsmodi, zoals schuifgolven en longitudinale golven (die ook kunnen worden onderverdeeld in snelle en langzame golven), waarbij er een omwisseling van modi kan plaatsvinden tussen verschillende voortplantingswijzen. In dit proces zijn er aanzienlijke non-lineaire problemen die moeten worden aangepakt. De verstrooiing en verzwakking van licht- en fotoakoestische (PA) signalen in botweefsel zijn vaak intensief, met een scala aan fysieke factoren die invloed hebben op de generatie en voortplanting van deze signalen. De meest typische van deze effecten zijn 'spectrale kleuring' (ook wel bekend als 'spectrale vervorming') en 'frequentiedispersie', die een aanzienlijke invloed hebben op de nauwkeurigheid van de botparameter-inversie op basis van PA-spectroscopie. Deze invloeden vormen serieuze uitdagingen bij de vertaling van de relevante PA-theorieën en -methoden naar klinische toepassingen.

De bestaande wetenschappelijke vooruitgangen en de problemen bij de PA-detectie en -beeldvorming van complexe botweefsels zijn onderwerp van onderzoek. Dit omvat onder andere de theorie van PA-botdetectie, de analysemethoden voor PA-botten, de PA-botweefselmethode en de klinische toepassingen ervan. De theoretische basis van PA-botdetectie richt zich vooral op vier hoofdcomponenten: lichttransmissie, lichtabsorptie, PA-excitatie en de propagatie van geluidsgolven in complex botweefsel.

Lichttransmissie in botweefsel is een fundamenteel proces, aangezien bot een complex biologisch medium is dat uit drie basale biologische media bestaat: zacht weefsel, corticaal bot en trabeculair bot. Elk van deze media wordt vaak als isotroop beschouwd. De transmissie van licht binnen en tussen deze verschillende biologische media wordt bestudeerd om inzicht te krijgen in de fysische processen van lichtverstrooiing, die kunnen worden benaderd door wiskundige vergelijkingen die de spreiding en absorptie van licht binnen biologische weefsels beschrijven.

Bij lichtabsorptie in botweefsel wordt de geabsorbeerde lichtenergie omgezet in warmte. Deze warmteverdeling volgt de warmtegeleidingsvergelijking en de temperatuurverdeling in het weefsel wordt beïnvloed door de optische eigenschappen van de chromoforen binnen het bot, zoals mineralen, collageen en botmergcomponenten zoals hemoglobine, lipiden en water. De mate van absorptie is sterk afhankelijk van de golflengte van het licht, wat betekent dat de optische eigenschappen van botweefsel kunnen worden geëvalueerd door de analyse van de PA-signalen op verschillende golflengten.

De excitatie van geluidsgolven door optische bronnen wordt bereikt door een thermisch gradiëntveld dat wordt gegenereerd door de absorptie van licht. Dit thermische effect veroorzaakt een stressveld in het botweefsel, wat uiteindelijk resulteert in de generatie van akoestische golven. De voortplanting van deze golven wordt beschreven door de golvenvergelijking die voortkomt uit de thermo-elastische effecten van het botweefsel.

De toepassing van PA-detectie in de klinische praktijk heeft verschillende uitdagingen. De complexiteit van botweefsel maakt het moeilijk om nauwkeurige beeldvorming te verkrijgen. Factoren zoals de dichtheid van het bot, de leeftijd van de patiënt, en de aanwezigheid van verschillende weefseltypen beïnvloeden allemaal de manier waarop licht zich door het bot voortplant en wordt geabsorbeerd. De fotoakoestische signalen kunnen ook worden verstoord door niet-lineaire effecten, waardoor de interpretatie van de signalen bemoeilijkt wordt. Dit heeft directe implicaties voor de nauwkeurigheid van de klinische beeldvorming en de evaluatie van botparameters, zoals de botmineraaldichtheid (BMD), die van cruciaal belang zijn voor de diagnostiek van botziekten zoals osteoporose.

Naast de hierboven beschreven problemen, is het essentieel om te begrijpen dat de evolutie van PA-technologie niet alleen technische vooruitgangen vereist, maar ook de ontwikkeling van nieuwe methoden voor data-analyse en signalenverwerking. Het verbeteren van de signaal-ruisverhouding en het toepassen van geavanceerde rekenmodellen kunnen helpen om de prestaties van PA-systeem in botweefselanalyse verder te verbeteren. Ook moeten we rekening houden met de variabiliteit tussen patiënten, bijvoorbeeld door leeftijdsgebonden verschillen in de botdichtheid, die de optische en akoestische eigenschappen van het bot beïnvloeden.

Met deze inzichten in de fotoakoestische signalen en hun verwerking, kunnen er nieuwe benaderingen worden ontwikkeld voor de klinische toepassingen van PA-botdetectie, wat leidt tot meer betrouwbare diagnostische tools voor botgezondheid en aandoeningen.

Hoe LED-gebaseerde Fotoakoestische Beeldvorming Toepassingen in Kankeronderzoek en Minimaal Invasieve Procedures Verbetert

Fotoakoestische beeldvorming (PAI) heeft in de afgelopen jaren veel aandacht gekregen vanwege de vele toepassingen in zowel preklinisch als klinisch onderzoek. Een van de meest veelbelovende ontwikkelingen in dit veld is de LED-gebaseerde fotoakoestische beeldvorming, die voordelen biedt zoals lage kosten, kleinere afmetingen en betere dieptepenetratie in vergelijking met traditionele lasertechnologieën. Dit maakt het een veelbelovende techniek voor zowel diagnostiek als voor het begeleiden van minimaal invasieve procedures.

In recente studies werd aangetoond dat LED-gebaseerde fotoakoestische beeldvorming diepere weefselstructuren kan visualiseren, zelfs tot een diepte van 3,2 cm met een framerate van 15 Hz in fantoomstudies. De gevoeligheid van het systeem werd getest met verschillende moleculaire contrastmiddelen, waarbij de detectielimieten voor stoffen zoals ICG, MB en DiR werden vastgesteld als respectievelijk 9 μM, 0,75 mM en 68 μM. Deze resultaten illustreren de veelzijdigheid van LED-gebaseerde fotoakoestische beeldvorming, vooral in toepassingen waar precisie en diepte essentieel zijn, zoals het meten van zuurstofsaturatie in weefsels.

Een van de belangrijkste toepassingen van LED-gebaseerde fotoakoestische beeldvorming is zuurstofsaturatiebeeldvorming, die werd onderzocht door Kalloor Joseph en zijn team. Door gebruik te maken van een benadering met twee golflengten (750/850 nm), kon het team de zuurstofsaturatie in muizenmodellen visualiseren met een standaardfout van slechts 8,4% in vergelijking met werkelijke zuurstofsaturatiewaarden. Dit biedt veel potentieel voor het monitoren van zuurstofniveaus in verschillende medische scenario’s, van kankerbehandeling tot acute zorg.

De toepassing van LED-gebaseerde fotoakoestische beeldvorming in de oncologie is eveneens veelbelovend. Intraoculaire tumoren, hoewel relatief zeldzaam, kunnen met behulp van deze technologie in detail worden geïmageerd. Onderzoekers zoals Xu et al. hebben aangetoond dat lasergebaseerde fotoakoestische beeldvorming effectief is in het in kaart brengen van moleculaire samenstelling en structurele heterogeniteit van intraoculaire tumoren. Zhu et al. breidden dit verder uit door LED-gebaseerde PAI te gebruiken voor het in beeld brengen van tumoren in intacte menselijke ogen. Hun onderzoek toonde aan dat LED-gebaseerde beeldvorming diep genoeg kon doordringen om de volledige tumormassa te visualiseren, wat nieuwe mogelijkheden biedt voor de vroege detectie en stadiering van oogkanker.

Daarnaast zijn er veelbelovende resultaten geboekt in het gebruik van fotoakoestische beeldvorming voor het begeleiden van minimaal invasieve procedures, zoals het inbrengen van medische naalden. Traditionele echografie biedt onvoldoende contrast voor het visualiseren van naalden en bloedvaten, maar PA-beeldvorming biedt een hoger signaal-ruis-verhouding (SNR) en is veel effectiever voor het visualiseren van metalen naalden en vasculaire structuren. In een studie uitgevoerd door Xia et al. werd aangetoond dat LED-gebaseerde fotoakoestische beeldvorming de visualisatie van naalden met een SNR 1,2 tot 2,2 keer hoger mogelijk maakte dan bij conventionele echografie. Dit biedt enorme voordelen bij de uitvoering van procedures zoals biopsieën en het inbrengen van katheters.

Een andere interessante toepassing van LED-gebaseerde fotoakoestische beeldvorming is de visualisatie van de vasculaire structuren in de menselijke placenta, wat van cruciaal belang is voor het monitoren van aandoeningen zoals het twin-to-twin transfusie syndroom (TTTS). TTTS ontstaat wanneer er een ongebalanceerde bloedstroom is tussen de bloedvaten van de twee foetussen in de placenta, wat leidt tot ernstige complicaties als het niet op tijd wordt behandeld. Het traditionele gebruik van echografie en witte lichtendoscopie biedt onvoldoende contrast om de kleine vaten van de placenta goed zichtbaar te maken. In 2018 introduceerden Maneas et al. LED-gebaseerde PA-beeldvorming voor het in kaart brengen van de vasculaire structuren van de placenta, wat leidde tot gedetailleerde 3D-beelden van zowel oppervlakkige als diepere bloedvaten, tot een diepte van ongeveer 7 mm. Dit opent de deur naar verbeterde begeleiding van minimaal invasieve procedures voor foetale behandelingen, waarbij chirurgische ingrepen kunnen worden uitgevoerd met hogere precisie en minder risico.

Naast de eerder genoemde toepassingen zijn er tal van andere veelbelovende mogelijkheden voor LED-gebaseerde fotoakoestische beeldvorming. Het biedt niet alleen voordelen op het gebied van dieptepenetratie, maar maakt het ook mogelijk om meerdere moleculaire componenten in één enkele scan te visualiseren. Dit kan van cruciaal belang zijn voor de diagnose van complexe ziekten en het monitoren van behandelingsvoortgang, zoals het evalueren van tumoren, hart- en vaatziekten of neurologische aandoeningen.

De opkomst van LED-gebaseerde fotoakoestische beeldvorming vertegenwoordigt een paradigmaverschuiving in medische beeldvorming, vooral omdat het de kosten verlaagt, de gebruiksvriendelijkheid vergroot en de toegankelijkheid voor een breed scala aan medische toepassingen verbetert. De technologie heeft zich bewezen als krachtig in preklinische en klinische studies, maar de toekomstige ontwikkelingen zullen waarschijnlijk de toepassingen verder uitbreiden, vooral in het domein van moleculaire beeldvorming en interventionele behandelingen.

Hoe werkt Photoakoestische Computertomografie met Enkelvoudige Transducers en welke innovaties verbeteren deze technologie?

Photoakoestische computertomografie (PACT) is een geavanceerde beeldvormingstechniek die het initiële drukverschil binnen weefsel visualiseert door fotoakoestische signalen te meten aan het grensvlak van het onderzochte object. Het basisprincipe berust op het detecteren van ultrasone golven die ontstaan door het absorberen van gepulseerd licht, meestal laserlicht. Het eerste ontwikkelde PACT-systeem uit de vroege jaren 2000 maakte gebruik van een enkelvoudige transducer (SET), een ultrasone ontvanger die één enkel element bevat, wat een eenvoudige maar effectieve configuratie opleverde, vooral geschikt voor laboratoriumtoepassingen en beeldvorming van kleine dieren.

De initiële systemen gebruikten een Q-geschakelde Nd:YAG laser met een golflengte van 532 nm als lichtbron, die via een concave lens en matte glasplaat werd verspreid om een homogeen en veilig laservermogen te waarborgen. De resulterende fotoakoestische golven werden door een breedbandige ultrasone transducer met een centrale frequentie van 3,5 MHz opgevangen, terwijl de transducer rond het object ronddraaide in een cirkelvormige scanbeweging. De verzamelde signalen werden versterkt, gedigitaliseerd en met een backprojectie-algoritme gereconstrueerd tot beelddata met een ruimtelijke resolutie van ongeveer 0,2 mm. Ondanks de relatieve traagheid van het oorspronkelijke systeem, waarbij een volledige scan ongeveer 16 minuten duurde, toonde dit systeem de functionaliteit aan door bijvoorbeeld corticale activatie in kleine dieren in beeld te brengen.

Verbeteringen werden gerealiseerd door het scanproces te optimaliseren. De invoering van continue rotatie in plaats van de stop-en-go techniek verhoogde de scansnelheid aanzienlijk zonder kwaliteitsverlies. Het gebruik van een akoestische reflector maakte het mogelijk om het scanradius te verkleinen, waardoor het apparaat compacter werd zonder in te leveren op prestaties. Daarnaast leidde de vervanging van de omvangrijke Nd:YAG laser door een pulserende laserdiode (PLD) tot een aanzienlijke verkleining van het systeem, waardoor desktopversies van PACT haalbaar werden. De PLD biedt een lagere pulsenergie (~3,4 mJ), maar compenseert dit met een veel hogere pulsherhalingssnelheid (tot enkele kHz), wat het mogelijk maakt om meer signalen te middelen en zo de beeldkwaliteit te behouden.

Met name in de continu scansessies met PLD's bleek het systeem in staat om binnen een fractie van de tijd een volledige 360° rondscanning te voltooien. De combinatie van meerdere transducers verhoogde de framerate verder: het tweede-generatie desktop PACT-systeem met acht SET's en een frequentie van 5 MHz voltooide een volledige scan in slechts 0,5 seconden, met een ruimtelijke resolutie tot 165 μm. Dit maakte real-time beeldvorming mogelijk, essentieel voor dynamische in vivo toepassingen zoals de monitoring van geneesmiddelenkinetiek of hersenfuncties bij kleine dieren.

Naast lasers worden steeds vaker lichtemitterende diodes (LED's) ingezet als lichtbron in PACT. LEDs zijn kleiner, veiliger en goedkoper dan lasers, waardoor ze vooral interessant zijn voor klinische toepassingen. De lagere pulsenergie van LEDs wordt gecompenseerd door hun compacte formaat en hoge pulsherhalingssnelheid, en hun inzetbaarheid op verschillende golflengtes.

Het is belangrijk te begrijpen dat de keuze van transducer en lichtbron een directe invloed heeft op de resolutie, beeldsnelheid, dieptepenetratie en het toepassingsgebied van PACT. De verschuiving van enkelvoudige transducers naar array-gebaseerde systemen, en van lasers naar LED's of PLD's, markeert een trend naar miniaturisatie en real-time beeldvorming, wat essentieel is voor klinische acceptatie. Tegelijkertijd blijft de reconstructie van de beelden, vaak verbeterd door diepe leertechnieken, cruciaal voor het reduceren van artefacten en het verhogen van de precisie.

Belangrijk is ook dat de limieten van lichtpenetratie en signaalverzwakking in diepere weefsels de beeldvormingstijd en kwaliteit bepalen. Daarom vraagt PACT om een zorgvuldige afweging tussen resolutie, snelheid en veiligheidsnormen omtrent laserexpositie. Daarnaast beïnvloeden optische eigenschappen van het weefsel en akoestische transmissie de signaalverwerking en de interpretatie van de beelden. Lezers dienen zich bewust te zijn van deze technische nuances om de mogelijkheden en beperkingen van PACT in zowel onderzoek als klinische praktijk correct te kunnen inschatten.