Μωραΐτης Τιμολέων Επιβλέπουσα: κα Μακροπούλου Μ. Σ.Ε.Μ.Φ.Ε. – Ε.Μ.Π. 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
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-Σύγκριση Μεθόδων Χωρική ανάλυση: 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-Βασική ιδέα
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
OCT - Πλεονεκτήματα Εντυπωσιακή ανάλυση σε όλες τις διευθύνσεις. Μεγάλο βάθος πρόσβασης σε σκεδαστικά μέσα Μη επεμβατικό Λειτουργία χωρίς επαφή
Diffraction Tomography collimator HE-NE Laser Test tube with sample incident plane wave transmitted wave Diffraction Plane d Magnifying Lens Magnified diffraction pattern
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 Rytov approximation: 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, Wonshik Choi, Christopher Fang-Yen, Kamran Badizadegan, 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