نبذة مختصرة : Η Ιατρική Φυσική είναι ο τομέας της επιστήμης που εφαρμόζει έννοιες, μεθόδους και θεωρίες της Φυσικής στην Ιατρική. Η μεγαλύτερα συνεισφορά του επιστημονικού αυτού τομέα στην Ιατρική είναι η ιατρική απεικόνιση βιολογικών ιστών και η ακτινοθεραπεία. Η ιατρική απεικόνιση στηρίζεται στην χρήση ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας από όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα και στην αλληλεπίδραση αυτής με την ύλη. Οι πλέον ευρέως γνωστές μέθοδοι απεικόνισης βιολογικού ιστού είναι η μέθοδος Μονοφωτονικής Υπολογιστικής Τομογραφίας Εκπομπής (SPECT) , η μέθοδος PET (Positron Emission Tomography) , και η μέθοδος CT (Computed Tomography). Κοινό στοιχείο και των τριών αυτών μεθόδων είναι η χρήση ακτινοβολιών υψηλής ενέργειας για την απεικόνιση ανθρώπινου ιστού. Οι ακτινοβολίες αυτές ονομάζονται ιονίζουσες ακτινοβολίες, και προκαλούν ιονισμό, δηλαδή όταν αλληλεπιδρούν με την ύλη διώχνουν τα ηλεκτρόνια από τα άτομα με αποτέλεσμα την παραγωγή ιόντων, ενώ μπορούν ακόμη και να σπάσουν δεσμούς χημικών ενώσεων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την πρόκληση βλαβών στα μόρια του DNA, βλάβες οι οποίες δεν μπορούν να αποκατασταθούν. Επομένως, παρόλο που οι προαναφερθείσες μέθοδοι απεικόνισης δημιουργούν πολύ καλής ανάλυσης απεικονίσεις ανθρώπινου ιστού, είναι επικίνδυνες για τον άνθρωπο. Στην παρούσα εργασία εξετάζεται η οπτική τομογραφία, μία μέθοδος απεικόνισης που κύριο χαρακτηριστικό της είναι η χρήση φωτονίων με ενέργειες που βρίσκονται κοντά στο ορατό και συγκεκριμένα στην περιοχή του NIR (near-infrared). Η ακτινοβολία αυτή είναι χαμηλής σχετικά ενέργειας και επομένως είναι μη ιονίζουσα. Η οπτική τομογραφία στηρίζεται στον χρόνο πτήσης των φωτονίων, εκμεταλλευόμενη έναν αριθμό αυτών που δεν καταφέρνουν να αλληλεπιδράσουν με την ύλη. Συγκεκριμένα, στην μέθοδο αυτή μελετάται η διαδρομή κάθε φωτονίου μέσα στην ύλη υπολογίζοντας με αυτόν τον τρόπο τον χρόνο κίνησης του μέσα σε αυτήν μέχρι το σημείο που θα ανιχνευθεί. Αποδεχόμενοι τα φωτόνια που χρειάστηκαν να διανύσουν μία συγκεκριμένη απόσταση στον λιγότερο χρόνο, πραγματοποιείται η απεικόνιση του χώρου μέσα στον οποίο κινούνταν. Μία σειρά από προσομοιώσεις οπτικής τομογραφίας με την χρήση του προσομειωτικού προγράμματος PhoSim, μας οδήγησαν σε σημαντικά συμπεράσματα για την αποτελεσματικότητα της μεθόδου αυτής, καθώς και για τα οφέλη της. Η Ιατρική Φυσική είναι ο τομέας της επιστήμης που εφαρμόζει έννοιες, μεθόδους και θεωρίες της Φυσικής στην Ιατρική. Η μεγαλύτερα συνεισφορά του επιστημονικού αυτού τομέα στην Ιατρική είναι η ιατρική απεικόνιση βιολογικών ιστών και η ακτινοθεραπεία. Η ιατρική απεικόνιση στηρίζεται στην χρήση ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας από όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα και στην αλληλεπίδραση αυτής με την ύλη. Οι πλέον ευρέως γνωστές μέθοδοι απεικόνισης βιολογικού ιστού είναι η μέθοδος Μονοφωτονικής Υπολογιστικής Τομογραφίας Εκπομπής (SPECT) , η μέθοδος PET (Positron Emission Tomography) , και η μέθοδος CT (Computed Tomography). Κοινό στοιχείο και των τριών αυτών μεθόδων είναι η χρήση ακτινοβολιών υψηλής ενέργειας για την απεικόνιση ανθρώπινου ιστού. Οι ακτινοβολίες αυτές ονομάζονται ιονίζουσες ακτινοβολίες, και προκαλούν ιονισμό, δηλαδή όταν αλληλεπιδρούν με την ύλη διώχνουν τα ηλεκτρόνια από τα άτομα με αποτέλεσμα την παραγωγή ιόντων, ενώ μπορούν ακόμη και να σπάσουν δεσμούς χημικών ενώσεων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την πρόκληση βλαβών στα μόρια του DNA, βλάβες οι οποίες δεν μπορούν να αποκατασταθούν. Επομένως, παρόλο που οι προαναφερθείσες μέθοδοι απεικόνισης δημιουργούν πολύ καλής ανάλυσης απεικονίσεις ανθρώπινου ιστού, είναι επικίνδυνες για τον άνθρωπο. Στην παρούσα εργασία εξετάζεται η οπτική τομογραφία, μία μέθοδος απεικόνισης που κύριο χαρακτηριστικό της είναι η χρήση φωτονίων με ενέργειες που βρίσκονται κοντά στο ορατό και συγκεκριμένα στην περιοχή του NIR (near-infrared). Η ακτινοβολία αυτή είναι χαμηλής σχετικά ενέργειας και επομένως είναι μη ιονίζουσα. Η οπτική τομογραφία στηρίζεται στον χρόνο πτήσης των φωτονίων, εκμεταλλευόμενη έναν αριθμό αυτών που δεν καταφέρνουν να αλληλεπιδράσουν με την ύλη. Συγκεκριμένα, στην μέθοδο αυτή μελετάται η διαδρομή κάθε φωτονίου μέσα στην ύλη υπολογίζοντας με αυτόν τον τρόπο τον χρόνο κίνησης του μέσα σε αυτήν μέχρι το σημείο που θα ανιχνευθεί. Αποδεχόμενοι τα φωτόνια που χρειάστηκαν να διανύσουν μία συγκεκριμένη απόσταση στον λιγότερο χρόνο, πραγματοποιείται η απεικόνιση του χώρου μέσα στον οποίο κινούνταν. Μία σειρά από προσομοιώσεις οπτικής τομογραφίας με την χρήση του προσομειωτικού προγράμματος PhoSim, μας οδήγησαν σε σημαντικά συμπεράσματα για την αποτελεσματικότητα της μεθόδου αυτής, καθώς και για τα οφέλη της.
Processing Request
No Comments.