Войти
Медицинская оптическая визуализация - это использование света в качестве исследовательского метода визуализации для медицинских приложений. Примеры включают оптическую микроскопию, спектроскопию, эндоскопию, сканирующую лазерную офтальмоскопию, лазерную доплеровскую визуализацию и оптическую когерентную томографию. Поскольку свет представляет собой электромагнитную волну, аналогичные явления происходят в рентгеновских лучах, микроволнах и радиоволнах.
Системы оптической визуализации можно разделить на системы диффузной и баллистической визуализации. Модель миграции фотонов в мутных биологических средах была разработана Bonner et al. Такая модель может быть применена для интерпретации данных, полученных с помощью лазерных доплеровских мониторов кровотока, и для разработки протоколов терапевтического возбуждения тканевых хромофоров.
Диффузная оптическая визуализация ( DOI ) - это метод визуализации с использованием ближней инфракрасной спектроскопии (NIRS) или методов на основе флуоресценции. При использовании для создания трехмерных объемных моделей отображаемого материала DOI называется диффузной оптической томографией, тогда как методы 2D-визуализации классифицируются как диффузная оптическая топография.
Этот метод имеет множество применений в нейробиологии, спортивной медицине, мониторинге ран и обнаружении рака. Обычно методы DOI отслеживают изменения концентраций оксигенированного и деоксигенированного гемоглобина и могут дополнительно измерять окислительно-восстановительное состояние цитохромов. Этот метод также может называться диффузной оптической томографией (DOT), ближней инфракрасной оптической томографией (NIROT) или флуоресцентной диффузной оптической томографией (FDOT), в зависимости от использования.
В нейробиологии функциональные измерения, выполненные с использованием длин волн ближнего инфракрасного диапазона, методы DOI можно классифицировать как функциональную ближнюю инфракрасную спектроскопию (fNIRS).
Баллистические фотоны - это фотоны света, которые проходят через рассеивающую ( мутную ) среду по прямой линии. Также известен как баллистический свет. Если лазерные импульсы проходят через мутную среду, такую как туман или ткани тела, большинство фотонов либо рассеиваются случайным образом, либо поглощаются. Однако на небольших расстояниях несколько фотонов проходят через рассеивающую среду по прямым линиям. Эти когерентные фотоны называются баллистическими фотонами. Фотоны, которые слегка рассеиваются, сохраняя некоторую степень когерентности, называются фотонами змей.
При эффективном обнаружении баллистические фотоны находят множество применений, особенно в системах когерентной медицинской визуализации высокого разрешения. Баллистические сканеры (использующие сверхбыстрые временные ворота) и оптическая когерентная томография (ОКТ) (использующая принцип интерферометрии ) - это лишь две из популярных систем визуализации, которые полагаются на обнаружение баллистических фотонов для создания изображений с ограничением дифракции. Преимущества перед другими существующими методами визуализации (например, ультразвуковой и магнитно-резонансной томографией ) заключаются в том, что баллистическая визуализация может достигать более высокого разрешения порядка от 1 до 10 микрометров, однако страдает ограниченной глубиной визуализации. Кроме того, часто измеряются более рассеянные «квазибаллистические» фотоны, чтобы увеличить «силу» сигнала (то есть отношение сигнал / шум ).
Из-за экспоненциального уменьшения (по отношению к расстоянию) баллистических фотонов в рассеивающей среде часто к необработанным захваченным баллистическим изображениям применяются методы обработки изображений, чтобы восстановить высококачественные. Методы баллистической визуализации направлены на то, чтобы отклонить небаллистические фотоны и сохранить баллистические фотоны, которые несут полезную информацию. Для выполнения этой задачи используются конкретные характеристики баллистических фотонов по сравнению с небаллистическими фотонами, такие как время пролета через когерентно-стробированное изображение, коллимацию, распространение волнового фронта и поляризацию.
