Медицинская Техника / Медицинская техника №6, 2012 / с. 1-5

Детектирование поглощающей неоднородности в биологическом объекте при регистрации рассеянных фотонов

С.Г. Проскурин, А.Ю. Потлов, С.В. Фролов

Аннотация

Описан метод быстрой регистрации оптической неоднородности в биологическом объекте до реконструкции изображения на основе методов диффузионной оптической томографии (ДОТ). Для указанной цели используются поздно пришедшие фотоны (ППФ), которые рассеиваются и диффузно проходят через фантом или биообъект. Метод подтвержден экспериментально с помощью импульсного фемтосекундного лазера ближнего ИК-диапазона в качестве излучателя и стрик-камеры в качестве приемника излучения. Показано хорошее соответствие эксперимента и численной диффузионной модели. Исходное относительное число фотонов в одном импульсе, виртуальный изотропный источник, равномерно заполняет объект аналогично диффундирующей капле, которая движется к его центру.

Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Сергей Геннадьевич Проскурин, канд. физ.-мат. наук, доцент,
Сергей Владимирович Фролов, д-р. техн. наук., профессор,
Потлов Антон Юрьевич, лаборант, кафедра «Биомедицинская техника», Тамбовский государственный технический университет, г. Тамбов,
e-mail: spros@tamb.ru

Список литературы

1. Проскурин С.Г. Использование поздно пришедших фотонов для диффузионной оптической томографии биологических объектов // Квант. электроника. 2011. Т. 41. С. 402-406.
2. Farrell T.J., Patterson M.S. A diffusion theory model of spatially resolved, steady-state diffuse reflectance for the noninvasive determination of tissue optical properties in vivo // Medical Physics. 1992. Vol. 19. № 4. РР. 879-888.
3. Wang L., Ho P.P., Liu C., Zhang G., Alfano R.R. Ballistic 2D-imaging through scattering walls using an ultrafast Kerr gate // Science. 1991. Vol. 253. РР. 769-771.
4. Firbank M., Hiraoka M., Delpy D.T. Development of a stable and reproducible tissue equivalent phantom for use in infrared spectroscopy and imaging // Photon Migration and Imaging in Random Media and Tissues. B. Chance, R.R. Alfano Editors. Proc. SPIE. 1993. Vol. 1888. РР. 264-270.
5. Patterson M.S., Chance B., Wilson B.C. Time resolved reflectance and transmittance for the noninvasive measurement of tissue optical properties // Appl. Opt. 1989. Vol. 28. РР. 2331-2336.
6. Proskurin S.G. Late Arriving Photons in Diffuse Optical Tomography / Saratov Fall Meeting – SFM’11, Saratov, Russia, 27-30 Sept. 2011.
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 // Квант. электроника. 2001. Т. 31. С. 1095-1100.
8. Chance B., Nioka S., Kent J., McCully K., Fountain M., Greenfeld R., Holtom G. Time-resolved spectroscopy of hemoglobin and myoglobin in resting and ischemic muscle // Analytical Biochemistry. 1988. Vol. 174. РР. 698-707.
9. O’Leary M.A., Boas D.A., Chance B., Yodh A.G. Experimental images of heterogeneous turbid media by frequency domain diffusing photon tomography // Opt. Lett. 1995. Vol. 20. РР. 426-428.
10. Pogue B.W., Patterson M.S., Jiang H., Paulsen K.D. Initial assessment of a simple system for frequency domain diffuse optical tomography // Phys. Med. Biol. 1995. Vol. 40. РР. 1709-1729.
11. Маликов Е.В, Петникова В.М., Чурсин Д.А., Шутов И.В. Пространственное разрешение и время сканирования в оптической томографии поглощающих «фантомов» в условиях многократного рассеяния // Квант. электроника. 2000. Т. 30. С. 78-80.
12. Проскурин С.Г., Фролов С.В., Потлов А.Ю. Моделирование рассеяния света в биологической ткани / Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ в ФИПС № 2012615093. Зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 07.06.2012 г