의료용 광학영상

Medical optical imaging

의료용 광학 이미징은 빛을 의료용 응용을 위한 조사용 영상 기법으로 사용하는 것이다. 광학 현미경 검사, 분광학, 내시경 검사, 레이저 안과 스캔, 레이저 도플러 영상 촬영, 광학 일관 단층 촬영 등이 그 예다. 빛은 전자파이기 때문에 X선, 전자레인지, 전파에서도 비슷한 현상이 발생한다.

광학 영상 시스템은 확산[1][2][3] 영상 시스템과 탄도 영상[4] 시스템으로 구분할 수 있다. 보너 등이 개발한 탁한 생물학적 매체에서의 광자 이동 모델이다.[2] 이러한 모델은 레이저 도플러 혈류 모니터에서 얻은 해석 데이터와 조직 색소체의 치료적 배설 프로토콜 설계에 적용할 수 있다.

확산 광학 이미징

확산광학영상(DOI)은 근적외선 분광법(NIRS)이나 형광 기반 방법을 이용해 촬영하는 방식이다.[6] 이미징 재료 DOI의 3D 형체 모델을 만드는 데 사용할 때 분산 광학 단층 촬영이라고 하는 반면, 2D 영상 촬영 방법은 분산 광학 지형으로 분류된다.

이 기술은 신경과학, 스포츠 의학, 상처 모니터링, 그리고 암 발견에 많은 응용을 한다. 일반적으로 DOI 기술은 산소와 탈산화 헤모글로빈 농도의 변화를 모니터링하며, 시토크롬의 redox 상태를 추가로 측정할 수 있다. 이 기법은 용도에 따라 확산 광학 단층촬영(DOT), 근적외선 광학 단층촬영(NIROT) 또는 형광 확산 광학 단층촬영(FDOT)이라고도 할 수 있다.

신경과학에서, NIR 파장을 이용한 기능 측정, DOI 기법은 적외선 분광법(fNIRS)에 근접한 기능적 측정으로 분류할 수 있다.

탄도 광학 영상화

탄도 광자는 산란(터지드) 매체를 통해 직선으로 이동하는 광자(光子)이다. 탄도 빛으로도 알려져 있다. 레이저 펄스가 안개나 체조직 등 탁한 매체를 통해 전달되면 광자의 대부분이 무작위로 산란되거나 흡수된다. 그러나, 짧은 거리를 가로질러, 몇 개의 광자가 산란 매체를 직선으로 통과한다. 이 일관성 있는 광자는 탄도 광자라고 불린다. 어느 정도 일관성을 유지하면서 약간 산란된 광자를 뱀광자라고 한다.

효율적으로 검출될 경우 특히 일관성 있는 고해상도 의료 영상 시스템에서 탄도 광자에 대한 응용이 많다. 탄도 스캐너(초고속 시간 관문 사용)와 광학정합성단층촬영(OCT)은 탄도광자 검출에 의존해 회절제한 영상을 만드는 대표적인 영상 시스템 중 두 가지에 불과하다. 다른 기존 영상양식(예: 초음파 및 자기공명영상)에 비해 장점은 탄도 영상촬영이 1~10마이크로미터의 순서로 고해상도를 달성할 수 있지만 영상 깊이가 제한적이라는 점이다. 또한 더 산란된 '준용도' 광자를 측정하여 신호 '강도'(즉, 신호 대 잡음 비)를 높이는 경우가 많다.

산란 매체에서 탄도 광자의 기하급수적인 감소(거리 대비)로 인해, 고품질 광자를 재구성하기 위해 원시 캡처된 탄도 영상에 영상 처리 기술을 적용하는 경우가 많다. 탄도 이미징 양식은 비 탄도 광자를 거부하고 유용한 정보를 전달하는 탄도 광자를 보존하는 것을 목표로 한다. 이 작업을 수행하기 위해 일관성 게이트 영상, 콜리메이션, 파동전파 전파 및 양극화를 통한 비행 시간 등 탄도 광자 대 비 탄도 광자의 특정 특성이 사용된다.[7]

참고 항목

참조

  1. ^ Durduran T; et al. (2010). "Diffuse optics for tissue monitoring and tomography". Rep. Prog. Phys. 73: 076701. doi:10.1088/0034-4885/73/7/076701. PMC 4482362. PMID 26120204.
  2. ^ a b A. Gibson; J. Hebden; S. Arridge (2005). "Recent advances in diffuse optical imaging" (PDF). Phys. Med. Biol. 50: R1–R43. doi:10.1088/0031-9155/50/4/r01.[영구적 데드링크]
  3. ^ R. F. Bonner, R. Nossal, S. Havlin, G. H. Weiss (1987). "Model for photon migration in turbid biological media". J. Opt. Soc. Am. A. 4: 423. doi:10.1364/josaa.4.000423.
  4. ^ S. Farsiu; J. Christofferson; B. Eriksson; P. Milanfar; B. Friedlander; A. Shakouri; R. Nowak (2007). "Statistical Detection and Imaging of Objects Hidden in Turbid Media Using Ballistic Photons" (PDF). Applied Optics. 46 (23): 5805–5822. doi:10.1364/ao.46.005805.
  5. ^ Durduran, T; et al. (2010). "Diffuse optics for tissue monitoring and tomography". Rep. Prog. Phys. 73: 076701. doi:10.1088/0034-4885/73/7/076701. PMC 4482362. PMID 26120204.
  6. ^ "Harvard.edu Diffuse Optical Imaging". Archived from the original on June 16, 2012. Retrieved August 20, 2012.
  7. ^ Lihong V. Wang; Hsin-i Wu (26 September 2012). Biomedical Optics: Principles and Imaging. John Wiley & Sons. pp. 3–. ISBN 978-0-470-17700-6.

외부 링크