240 likes | 427 Vues
Οπτική Τομογραφία. Μωραΐτης Τιμολέων Επιβλέπουσα: κα Μακροπούλου Μ. Σ.Ε.Μ.Φ.Ε. – Ε.Μ.Π. Τύποι Οπτικής Τομογραφίας. Diffuse Optical Tomography Diffraction Tomography Optical Coherence Tomography. Diffuse Optical Tomography (DOT). ~15 χρόνια Κοντινό υπέρυθρο: 700 nm< λ< 900nm
E N D
Οπτική Τομογραφία Μωραΐτης Τιμολέων Επιβλέπουσα: κα Μακροπούλου Μ. Σ.Ε.Μ.Φ.Ε. – Ε.Μ.Π.
Τύποι Οπτικής Τομογραφίας • Diffuse Optical Tomography • Diffraction Tomography • Optical Coherence Tomography
Diffuse Optical Tomography (DOT) ~15 χρόνια Κοντινό υπέρυθρο: 700nm<λ<900nm Μεταφορά ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας χαμηλής ενέργειας, μέσω οπτικής ίνας σε ένα μέρος της επιφάνειας του σώματος που εξετάζεται, Μέτρηση της διαδιδόμενης ή ανακλώμενης έντασης σε αποστάσεις μέχρι 10cm
DOT • μs: σταθερά σκέδασης • μa: σταθερά απορρόφησης Τυπικές τιμές για βιολογικούς ιστούς: 25cm-1< μs <100cm-1 0,01cm-1< μa <1cm-1
DOT - προκλήσεις Φως NIR στους βιολογικούς ιστούς, εκτός της απορρόφησης, ισχυρή σκέδαση: • Πολύ μικρές ποσότητες φωτός διαδίδονται σε ιστούς όπως ο εγκέφαλος ή ο μαστός ειδικές ανάγκες σε ανιχνευτές • Οι τυπικοί αλγόριθμοι ανακατασκευής εικόνας δε δουλεύουν
DOT - μέδοδοι • Time Domain • Frequency Domain • Steady State Domain
DOT-Time Domain • Παλμός ps, διευρύνεται, χαμηλότερη ένταση • Κορυφή μέση διαδρομή φωτονίων~μs • Κλίσημa
DOT-Frequency Domain • Ημιτονοειδώς διαμορφωμένηκατά πλάτος πηγή ~100-1000MHz • Μετρούνται Φ, Μ=(ACo/DCo)/(ACi/DCi) • Απλούστερο hardware
DOT-Steady State Domain • Συνεχής εκπομπή φωτός στον ιστό, μέτρηση της διαδιδόμενης έντασης.
DOT-ΣύγκρισηΜεθόδων • Χωρική ανάλυση: SSD<FD<TD • Ταχύτητα: SSD>FD>TD
DOT-Ανακατασκευή • Αλγόριθμοι οπισθοπροβολής. Αναλυτική μέθοδος. Γρήγορη. Χαμηλής ανάλυσης και ακρίβειας. • Επαναληπτικές μέθοδοι, βασισμένες σε μοντέλα.
DOT-Εφαρμογές • Απεικόνιση εγκεφάλου: αιματώματα, αιμορραγίες, εγκεφαλικά επεισόδια, λειτουργική απεικόνιση • Απεικόνιση μικρών ζώων • Απεικόνιση αρθρώσεων (ρευματοειδής αρθρίτιδα) • Καρκίνος μαστού
Optical Coherence Tomography • Συμβολομετρική τεχνική • Εξαιρετικά υψηλής ποιότητας, υπομικρομετρική ανάλυση,3-διάστατη απεικόνιση οπτικά σκεδαστικών μέσων • 3x βαθύτερα από confocal microscopy
OCT • Τεχνική ηχούς. Θυμίζει την απεικόνιση με υπερήχους. • 1-2mm βάθους.
OCT-εφαρμογές • Οφθαλμολογία • Δερματολογία • Βιοψία • Ενδοσκόπηση • Οδοντιατρική • Μη ιατρικές εφαρμογές
OCT - Παραλλαγές • Doppler OCT • Polarization-sensitive OCT • Φασματοσκοπική OCT
OCT - Πλεονεκτήματα • Εντυπωσιακή ανάλυση σε όλες τις διευθύνσεις. • Μεγάλο βάθος πρόσβασης σε σκεδαστικά μέσα • Μη επεμβατικό • Λειτουργία χωρίς επαφή
Diffraction Plane Test tube with sample collimator d HE-NE Laser incident plane wave transmitted wave Magnifying Lens Magnified diffraction pattern Diffraction Tomography
Diffraction Tomography • Επίσης συμβολομετρκή τεχνική • Παρόμοια με τη CT. Διαφορά: μήκος κύματος συγκρίσιμο με το χωρικό ρυθμό μεταβολής του δείκτη διάθλασηςΑπαίτηση για διαφορετική προσέγγιση στη διάδοση της ακτινοβολίας
Diffraction Tomography • Born approximation: ελαφρά σκεδάζοντα υλικά • Rytovapproximation: ομαλές ανομοιογένειες.
Diffraction Tomography - Επισκόπηση Scattered Field Filtering Filtered Scattered Field Backpropagation Induced Source Filtered Backpropagation Algorithm Sum over Views
Βιβλιογραφία • Near-infrared diffuse optical tomography – A.H. Hielscher, A.Y. Bluestone, G.S. Abdoulaev, A.D. Klose, J. Lasker, M. Stewart, U. Netz and J. Beuthan – Disease Markers 18 – IOS Press • 3-D Image Reconstruction in Optical Tomography - Xiaochun Yang & Berthold K.P. Horn - Artificial Intelligence Laboratory, Massachusetts Institute of Technology • Optical tomography in medical imaging – S. R. Arridge – Inverse Problems 15 • Optical coherence tomography—principles and applications – A. F. Fercher, W. Drexler, C. K. Hitzenberger and T. Lasser – Institute of Physics Publishing – Reports on Progress in Physics 66 • Optical Coherence Tomography – Huang et. al. – Science, New Series, vol. 254 • Optical diffraction tomography for high resolution live cell imaging - Yongjin Sung, WonshikChoi, Christopher Fang-Yen, KamranBadizadegan, Ramachandra R. Dasari, and Michael S. Feld – Optical Society of America • Refractive-index measurement of gradient-index microlenses by diffraction tomography - Wolfgang Singer, Barbara Dobler, Horst Schreiber, Karl-Heinz Brenner, and Bernhard Messerschmidt – Optical Society of America • A filtered backpropagation algorithm for Diffraction Tomography – A. J. Devaney – Ultrasonic Imaging 4 • Electromagnetic Scintillation II: Weak Scattering - Albert D. Wheelon - Cambridge University Press • Wikipedia.org • Techonline.com