Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2012, № 9 · BIOMEDICAL RADIO ELECTRONICS

Детектирование поглощающей неоднородности биологических тканей в диффузионной оптической томографии на основе поздно пришедших фотонов

S.G. Proskurin1, S.V. Frolov1, A.I. Potlov1

1 ФГБОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет», Russia
Full text (PDF) UDC 535.361.2 EDN PJFKFP

Abstract

A new method of immediate inhomogeneity detection (hematoma, cyst, tumour), which is determined prior of image reconstruction by means of diffuse optical tomography (DOT). The method is based on detection of late arriving photons (LAP), which are scattered and diffusely travel through biological object or a phantom are used for the purpose. In experiment, near infrared femtosecond pulsed laser is used as a source of irradiation. Streak camera with detection array is used as a detector. Theoretical part describes diffusion model of a bunch of photons – model of a drop, which uniformly fills the object with time and moves to the center of it.

  • диффузионная оптическая томография (ДОТ)
  • поздно пришедшие фотоны (ППФ)
  • регистрация неоднородности
  • оптические свойства биообъектов
  • Diffuse optical tomography (DOT)
  • inhomogeneity detection
  • late arriving photons (LAP)
  • optical properties of biological objects
Аннотация (на русском)

Детектирование поглощающей неоднородности биологических тканей в диффузионной оптической томографии на основе поздно пришедших фотонов

Описан новый метод непосредственной регистрации оптической неоднородности (гематомы, кисты, опухоли) в биологической ткани, до реконструкции изображения с помощью диффузионной оптической томографии (ДОТ). Метод основан на регистрации поздно пришедших фотонов (ППФ рассеивающихся и диффузно проходящих через биообъект или фантом. В экспериментальной части исследования используются импульсный фемтосекундный лазер близкого ИК диапазона, в качестве излучателя, и стрик камера с линейкой детекторов, в качестве приёмника излучения. В теоретической части рассматривается модель диффузии исходного числа фотонов в импульсе – модель капли, со временем равномерно заполняющей объект и движущейся к его центру.

For citation

Proskurin S.G., Frolov S.V., Potlov A.I. Детектирование поглощающей неоднородности биологических тканей в диффузионной оптической томографии на основе поздно пришедших фотонов // Journal of Radio Electronics. – 2012. – No. 9.

References

  1. Dehghani B.H., Srinivasan S., Pogue B.W., Gibson A. Numerical modeling and image reconstruction in diffuse optical tomography // Mathematical, Physical and Engineering Sciences. - 2009. - V.9. - P.3073-3093.
  2. Gibson A., Dehghani H. Diffuse optical imaging // Mathematical, Physical and Engineering Sciences. - 2009. - V.9. - P.3055-3072.
  3. Orlova A.G., Turchin I.V., Plehanov V.I., Shakhova N.M., Fiks I.I., Kleshnin M.I., Konuchenko N.Yu., Kamensky V.A. Frequency-domain diffuse optical tomography with single source-detector pair for breast cancer detection // Laser Physics Letters. - 2008. - №4. - P. 321-327.
  4. Клешнин М.С., Турчин И.В. Спектрально-разрешенная диффузионная флуоресцентная томография биологических тканей // Квантовая электроника. - 2010. - №6. - C. 531-537.
  5. Arridge S.R., Hebden J.C., Schweiger M., Schmidt F.E.W., Fry M.E., Hillman E.M.C., Dehghani H., Delpy D.T.A method for 3D time-resolved optical tomography // International Journal of Imaging Systems and Technology. - 2000. - P.2-11.
  6. Коновалов А.Б., Власов В.В., Калинцев А.Г., Кравценюк О.В., Любимов В.В. Импульсная диффузионная оптическая томография на основе использования аналитических статистических характеристик траектории фотонов // Квантовая электроника. - 2006. - №11. - C. 1048-1055.
  7. Третьяков Е.В., Шувалов В.В., Шутов И.В. Быстрые приближенные статистические нелинейные алгоритмы для решения задач диффузионной оптической томографии объектов со сложной внутренней структурой. // Квантовая электроника, 2001. - Т.31, С. 1095-1100.
  8. Proskurin S.G. Late Arriving Photons in Diffuse Optical Tomography // Saratov Fall Meeting - SFM'11/ Saratov, Russia, 2011.
  9. Проскурин С.Г. Использование поздно пришедших фотонов для диффузионной оптической томографии биологических объектов. // Квантовая электроника, 2011. - Т. 41. - С. 402-406.
  10. Кириллин М.Ю., Меглинский И.В., Приезжев А.В. Влияние кратностей рассеяния на формирование сигнала в оптической низко-когерентной томографии сильно рассеивающих сред // Квантовая электроника, 2006.-№3.- С.247-252.
  11. Kravtsenyuk O.V., Lyubimov V.V., Kuzmin V.L., Meglinskiǐ I.V. Diffuse optical tomography of dynamic inhomogeneities in randomly inhomogeneous media // Optics and Spectroscopy, 2006.- Т.100.-№ 6.-С. 950-957.
  12. Konovalov A.B., Vlasov V.V., Mogilenskikh D.V., Kravtsenyuk O.V., Lyubimov V.V. Algebraic reconstruction and postprocessing in one-step diffuse optical tomography // Quantum Electronics, 2008.- № 6.-P. 588-596.
  13. Зимняков Д.А., Тучин В.В. Оптическая томография тканей // Квантовая электроника. - 2002. - № 10. - С. 849-867.
  14. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ в ФПИС №2012615093 «Моделирование рассеяния света в биологической ткани»/ С.Г. Проскурин, С.В. Фролов, А.Ю. Потлов (RU). Зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 07.06.2012 г.
  15. Фикс И.И. Использование графических процессоров для решения задачи распространения света в диффузионной флуоресцентной томографии методом Монте-Карло // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2011.-№ 4 (1).- С. 190-195.