توصيفگر ها :
تصويربرداري كوانتومي , شبح نگاري , روشنايي كوانتومي , درهم تنيدگي
چكيده فارسي :
تصويربرداري پزشكي را مي‌توان يك فرآيند غيرتهاجمي براي ايجاد تصاويري خاص از داخل بدن انسان در جهت تشخيص و درمان بيماري دانست. در دهه‌هاي اخير، پيشرفت‌هاي حاصل در روش‌هاي تصويربرداري پزشكي منجر به دستاوردهاي قابل توجهي در تشخيص و درمان بيماري‌ها شده است. با پيشرفت در روش‌هاي مختلف تصويربرداري پزشكي قادر هستيم تا بدون آسيب جدي به بدن يا شكافت آن از طريق جراحي، اطلاعات بيشتري در مورد نوروبيولوژي، عملكرد بافت‌ها، ناهنجاري‌ها و علائم كسب كنيم. به همين دليل دستيابي به روش‌هاي نوين تصويربرداري بسيار حائز اهميت است. با توسعه‌ي فيزيك آزمايشگاهي و همچنين ظهور مفهوم فيزيك كوانتومي و كاربردهاي بالقوه‌ي آن در فناوري‌هاي جديد مانند تصويربرداري، مي‌توان به عصر جديدي در تصويربرداري پزشكي دست يافت. اخيرا محققان با به كارگيري مفاهيم فيزيك كوانتومي و ويژگي‌هاي آن توانسته‌اند محدوديت‌هاي موجود در روش‌هاي تصويربرداري متداول را برطرف كنند و آن‌ها را گسترش دهند. اين بهبود نوظهور در تصويربرداري به نام تصويربرداري مدرن كوانتومي شناخته مي‌شود و داراي پتانسيل بسيار چشمگيري در علم اپتيك است. از روش‌هاي تصويربرداري مدرن كوانتومي مي‌توان به شبح‌نگاري كوانتومي، روشنايي كوانتومي و حسگرهاي كوانتومي اشاره كرد. در اين رساله، ابتدا مروري جامع بر روش‌هاي تصويربرداري متداول پزشكي خواهيم داشت و به بررسي مفاهيم، مزايا، معايب و كاربردهاي هر يك از آن‌ها مي‌پردازيم. سپس به دنبال ارائه‌ي يك روش تصويربرداري جديد براي تصويربرداري مطلوب از اهداف با ضريب بازتاب كم در محيط‌هاي پرنوفه هستيم. همچنين در نظر داريم كه روش پيشنهادي ما در پزشكي نيز كاربرد بالقوه‌اي داشته باشد. به همين خاطر پيكربندي پيشنهادي اين روش را به گونه‌اي طراحي مي‌كنيم كه در مقايسه با ساير روش‌هاي تصويربرداري، تعداد فوتون كمتري با نمونه برخورد كند؛ به صورتي كه اگر نمونه‌ي مورد بررسي بافت زيستي در عمق باشد آسيب جدي نبيند. در نهايت با استفاده از روش‌هاي تصويربرداري مدرن كوانتومي مانند شبح‌نگاري بدون تعامل و تصويربرداري مبتني بر همبستگي، روش جديدي در تصويربرداري تحت عنوان تصويربرداري مبتني بر همبستگي بدون تعامل را معرفي مي‌كنيم. با بررسي و محاسبه‌ي پارامترهاي اساسي تصويربرداري مانند نسبت سيگنال به نوفه و نماياني نشان مي‌دهيم كه روش پيشنهادي ما با وجود برخورد تعداد كمتر فوتون با نمونه، تصاويري با وضوح و كيفيت بهتر نسبت ساير روش‌هاي تصويربرداري فراهم مي‌كند.
چكيده انگليسي :
Medical imaging is a non-invasive procedure that utilizes advanced techniques to generate specialized images of the internal structures of the human body, aiding in the diagnosis and treatment of diseases. Over the past few decades, significant advancements in medical imaging methods have greatly improved our ability to understand neurobiology, tissue functionality, abnormalities, and symptoms without resorting to invasive surgeries or causing harm to the body. Consequently, the development of new imaging methods has become crucial. The field of medical imaging has witnessed a revolutionary shift with the advent of quantum physics and its potential applications in various technologies, including imaging. Researchers have successfully harnessed the concepts and features of quantum physics to overcome the limitations associated with conventional imaging techniques, leading to the emergence of modern quantum imaging. This groundbreaking approach, particularly in optics, has opened up exciting possibilities for enhanced imaging capabilities. Among the notable modern quantum imaging techniques are Ghost Imaging, Quantum Illumination, and Quantum sensors. In this paper, we aim to provide a comprehensive overview of commonly used medical imaging methods, examining their concepts, advantages, disadvantages, and applications. Additionally, we propose a novel imaging method specifically designed for optimal imaging of targets with low reflection coefficients in high-yield environments. We believe that our proposed method holds potential applications in the field of medicine. To ensure minimal damage to the sample being examined, especially in cases involving cancerous tissues, we have meticulously designed the configuration of our proposed method to minimize photon-sample collisions compared to other existing imaging techniques. Finally, by incorporating modern quantum imaging techniques such as Interaction-free Ghost Imaging and Correlation-Based Imaging, we introduce a new imaging method called Interaction-free Correlation-Based Imaging. Through an analysis of fundamental imaging parameters like signal-to-noise ratio and visibility, we demonstrate that our proposed method offers superior resolution and image quality compared to other existing imaging methods despite utilizing fewer photons on the sample.
