Введение
Оптическая томография – это разновидность компьютерной томографии, создающая цифровую объемную модель объекта путем восстановления изображений, сформированных на основе света, прошедшего через объект и рассеянного в нем. Оптическая томография в основном применяется в медицинских исследованиях. В промышленности оптическая томография используется как датчик для измерения толщины и внутренней структуры полупроводников.
Принцип
Оптическая томография основана на том, что исследуемый объект хотя бы частично пропускает свет или является полупрозрачным, поэтому она наиболее эффективна при работе с мягкими тканями, такими как ткани молочной железы и мозга. Высокое затухание, обусловленное рассеянием, обычно компенсируется использованием интенсивных, часто импульсных или с модуляцией интенсивности, источников света и высокочувствительных световых сенсоров, а также применением инфракрасного света на частотах, где ткани тела наиболее прозрачны. Мягкие ткани сильно рассеивают, но слабо поглощают свет в ближней инфракрасной и красной областях спектра, поэтому обычно используется именно этот диапазон длин волн.
Диффузная оптическая томография
В ближней инфракрасной диффузной оптической томографии (DOT) собираются прошедшие сквозь ткани диффузные фотоны, а для реконструкции изображения из них используется уравнение диффузии.
Диффузная оптическая томография с временем полета
Вариант оптической томографии использует метод отбора проб по времени пролета оптического сигнала для попытки различить прошедший свет и рассеянный свет. Эта концепция применялась в ряде академических и коммерческих систем для визуализации рака молочной железы и измерения активности мозга. Ключевым моментом в разделении вклада поглощения и рассеяния является использование данных, разрешенных по времени или по частоте, которые затем сопоставляются с оценкой, основанной на теории диффузии, описывающей распространение света в ткани. Измерение времени пролета или сдвига фазы в частотной области необходимо для разделения поглощения и рассеяния с приемлемой точностью.
Флуоресцентная молекулярная томография
В молекулярной томографии флуоресценции флуоресцентный сигнал, прошедший через ткань, нормализуется по сигналу возбуждения, прошедшему через ту же ткань, поэтому многие системы флуоресцентной томографии не требуют использования данных с временным или частотным разрешением, хотя исследования в этой области продолжаются. Поскольку применение флуоресцентных молекул в клинической практике у людей пока ограничено, основная часть работ по флуоресцентной томографии ведется в сфере доклинических исследований рака. Коммерческие системы и академические исследования продемонстрировали эффективность в отслеживании экспрессии и продукции опухолевых белков, а также в оценке ответа на терапию.
Конфокальная диффузная томография
Конфокальная диффузная томография использует мощный лазер для освещения образца сквозь рассеивающую среду, после чего выполняется деконволюция с использованием откалиброванного диффузионного оператора для оценки объема, исключая эффекты диффузного рассеяния, и последующее применение конфокального обратного фильтра для восстановления изображения образца.
Конфокальная диффузная оптическая томография с временем полета
Конфокальная диффузная оптическая томография по времени пролета сочетает в себе концепции, используемые в методах измерения времени пролета и конфокальной диффузной оптической томографии (DOT).