다중 산란 저코히렌스 간섭계

Multiple scattering low coherence interferometry

다중 산란 저 일관성 간섭계(ms/LCI)는 광학 산란 매체에서 깊이 분해된 이미지를 캡처하기 위해 다중 산란광을 분석하는 데 의존하는 이미징 기술입니다.현재 주로 의료 영상에 적용되는 경우 광학 일관성 단층 [1]촬영과 같은 보다 전통적인 영상 방법에서 평가되는 특수 반사광에 비해 전방 산란광이 깊이에 따라 덜 감쇠하므로 더 높은 범위의 장점이 있습니다.이를 통해 OCT의 약 27개의 산란 MFP와 공초점 [2]현미경의 1-2개의 산란 MFP에 비해 ms/LCI는 최대 90개의 평균 자유 산란 경로를 통해 이미지를 생성할 수 있습니다.

설계.

시간 영역 구현

ms/LCI의 초기 구현은 좁은 감지 [2]대역폭뿐만 아니라 긴 검색 깊이를 활용하기 위해 잠금 감지를 사용하는 시간 영역에 있었습니다.전통적인 OCT에서처럼 빔 간섭 일관성은 충분한 경로 길이를 이동하지 않은 광자를 걸러내기 위해 빛을 게이트합니다.구별되고 교차되지 않는 조명 및 수집 빔을 사용하면 전방 산란 광자만 분석되도록 확산 후방 산란광을 거부하기 위해 미디어에 대한 물리적 깊이 침투를 고려하는 빛의 시간 무감각 삼각 측량을 허용합니다.기존 OCT와 달리 측정된 전방 산란광은 렌즈에 의해 분산되어 기준 암과 비교할 각도 성분을 분리합니다.이 기술은 더 깊은 침투 깊이에서 전방 산란 광자의 우세로 인해 우수한 이미징 깊이와 높은 탐지 처리량을 누리고 있지만 신호 획득 시간이 길고 시간 영역 기술에 내재된 공간 해상도가 떨어지는 문제를 겪고 있습니다.

스펙트럼 영역 구현

분광기 OCT에 사용되는 기술을 적용함으로써 더 빠른 획득 시간과 국소 조영제 사용을 포함한 다양한 다중 스펙트럼 [1]기능을 제공하기 위해 스펙트럼 영역에서 ms/LCI를 수행할 수 있습니다.OCT에서와 마찬가지로 향상된 깊이 이미징은 감도를 높이기 위해 제로 경로 지연 지점을 초점 볼륨 뒤에 배치하는 데 사용됩니다.스펙트럼 영역에 접근하기 위해 광대역 초연속체 레이저 소스 및 맞춤형 분광기 검출기가 구현되며, 분광기 OCT에서와 같이 간섭계를 처리하기 위해 단시간 푸리에 변환 방법이 사용됩니다.

가상의 ms/LCI 설정 다이어그램.

적용들

향상된 깊이 침투로 인해 이 기술의 가장 유망한 응용 분야는 OCT와 같은 다른 기술이 수행할 수 있는 것보다 조직에 더 깊이 존재하는 특징을 참조하십시오.연구는 [3]OCT와 비교했을 때 깊이 결과가 우수한 쥐 피부의 생체 내 영상뿐만 아니라 화상 손상 평가를 포함한 다양한 임상 애플리케이션에서 ms/LCI의 실현 가능성을 결정했습니다.

고려 사항.

공간 해상도

ms/LCI에 의해 감지된 초점면에서 발생하는 광자는 추가 이동 시간을 유발하고 신호가 다르게 표시하는 것보다 더 긴 경로 길이를 초래하는 여러 산란 이벤트를 겪을 것입니다.이 축 이동은 광자가 실제보다 샘플에서 더 깊게 나타나는 것처럼 보이게 할 것입니다.

다중 산란 이벤트의 존재는 이미지를 본질적으로 흐리게 하는 경로 길이의 분포를 유발하여 최대 밀리미터 스케일 해상도가 마이크로미터 스케일 해상도에서 작동하는 OCT보다 상당히 낮습니다.

조직에서 빛의 이방성 전파로 인해 측면 프로파일은 축 프로파일에 비해 천천히 퍼져나가 길쭉한 이미지를 생성합니다.

스펙트럼 영역 ms/LCI는 반사 깊이 프로파일을 해석할 때 산란의 파장 의존성과 레이어 간 정보 전송을 고유하게 고려해야 합니다. 조직의 더 깊은 부분에서 나오는 빛은 그 위의 모든 레이어에서 흡수 및 산란으로 인한 손실을 경험합니다.

신호 대 잡음 비

예상대로, ms/LCI는 높은 깊이의 다중 산란 광자를 탐지하기 위해 높은 신호 민감도를 필요로 합니다.잠금 증폭기는 두 경우 모두 신호의 SNR(Signal-to-Noise Ratio)을 높이는 데 도움이 되며, 구멍과 정밀한 조명 각도를 사용하면 표면 깊이에서 감지되는 산란광의 양을 최소화할 수 있습니다.

시간 도메인 ms/LCI에서, 긴 통합 시간과 깊이 스캔은 획득 시간을 희생시키면서 향상된 대비와 민감도를 제공합니다.균형 잡힌 광 수신기를 사용하면 시간 영역 ms/LCI에서 신호 대 잡음 비율을 높이는 데 도움이 되지만, 깊이 범위가 증가하면 스펙트럼 영역 ms/LCI에서 수행하기 어려운 변조 주파수가 증가하므로 스펙트럼 영역 ms/LCI에서는 수행하기 어렵습니다.

레퍼런스

  1. ^ a b Matthews, Thomas E.; Giacomelli, Michael G.; Brown, William J.; Wax, Adam (1 December 2013). "Fourier domain multispectral multiple scattering low coherence interferometry". Applied Optics. 52 (34): 8220–8228. Bibcode:2013ApOpt..52.8220M. doi:10.1364/AO.52.008220. PMID 24513821. Retrieved 26 November 2018.
  2. ^ a b Giacomelli, Michael G.; Wax, Adam (17 February 2011). "Imaging beyond the ballistic limit in coherence imaging using multiply scattered light". Optics Express. 19 (5): 4268–4279. Bibcode:2011OExpr..19.4268G. doi:10.1364/OE.19.004268. PMC 3368313. PMID 21369257. Retrieved 26 November 2018.
  3. ^ Zhao, Yang; Maher, Jason R.; Ibrahim, Mohamed M.; Chien, Jennifer S.; Levinson, Howard; Wax, Adam (1 Oct 2016). "Deep imaging of absorption and scattering features by multispectral multiple scattering low coherence interferometry". Biomedical Optics Express. 7 (10): 3916–3926. doi:10.1364/BOE.7.003916. PMC 5102527. PMID 27867703. Retrieved 26 November 2018.
  4. ^ Kuo, Wen-Chuan; Lai, Chih-Ming; Huang, Yi-Shiang; Chang, Cheng-Yi; Kuo, Yue-Ming (7 August 2013). "Balanced detection for spectral domain optical coherence tomography". Optics Express. 21 (16): 19280–19291. Bibcode:2013OExpr..2119280K. doi:10.1364/OE.21.019280. PMID 23938845. Retrieved 26 November 2018.