光トモグラフィー

光トモグラフィー
光トモグラフィー
	拡散光トモグラフィーによる乳がん検出用の光ファイバーアレイ。
メッシュ	D041622
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光トモグラフィーは、物体を透過して散乱した光から作成された画像を再構成することにより、物体のデジタル体積モデルを作成するコンピュータ断層撮影の一種です。 ^{[1]光トモグラフィーは主に}医療用画像研究で使用されます。産業界では、半導体の厚さと内部構造のセンサーとして光トモグラフィーが使用されています。^[2]

原理

光断層撮影は、検査対象物が少なくとも部分的に光を透過するか半透明であることを前提としているため、乳房や脳組織などの軟組織に最適です。

散乱による高い減衰は、通常、強力な（多くの場合はパルスまたは強度変調された）光源と高感度の光センサーを使用し、体組織が最も透過する周波数の赤外線を使用することで対処されます。軟組織は、スペクトルの近赤外線と赤色部分で散乱は強いものの、吸収は弱いため、通常はこの波長範囲が使用されます。

種類

拡散光トモグラフィー

近赤外拡散光トモグラフィー（DOT）では、透過した拡散光子を収集し、拡散方程式を使用して画像を再構成します。^[3]

飛行時間拡散光トモグラフィー

光トモグラフィーの変種では、透過光と散乱光を区別するために、光飛行時間サンプリングが使用されています。^[4]この概念は、乳がん画像診断や脳測定のためのいくつかの学術的および商業的なシステムで使用されています。散乱光から吸収光を分離する鍵は、時間分解データまたは周波数領域データのいずれかを使用することです。これは、組織内を光がどのように伝播したかの拡散理論に基づく推定値と照合されます。飛行時間または周波数領域位相シフトの測定は、吸収光を適切な精度で散乱光から分離するために不可欠です。^[要出典]

蛍光分子トモグラフィー

蛍光分子トモグラフィーでは、組織を透過した蛍光信号は組織を透過した励起信号によって正規化されるため、多くの蛍光トモグラフィーシステムでは時間分解データや周波数領域データを使用する必要はありませんが、この分野ではまだ研究が進行中です。蛍光分子のヒトへの応用はかなり限られているため、蛍光トモグラフィーの研究のほとんどは前臨床癌研究の領域で行われてきました。商用システムと学術研究の両方が、腫瘍タンパク質の発現と生成の追跡、および治療に対する反応の追跡に効果的であることが示されています。^[要出典]

共焦点拡散トモグラフィー

共焦点拡散トモグラフィーでは、強力なレーザーを使用して散乱媒体を通してサンプルを照射し、続いて較正された拡散演算子でデコンボリューションして拡散散乱の影響のない体積を推定し、その後共焦点逆フィルターを適用してサンプル画像を復元します。^[5]^[6]

共焦点飛行時間拡散光トモグラフィー

共焦点飛行時間拡散光トモグラフィーは、飛行時間型と共焦点拡散光トモグラフィー (DOT) の両方の概念を組み合わせたものです。

参照

参考文献

^ 米国国立医学図書館の医学件名標目表(MeSH)における光学+トモグラフィー
^ ^ Wojtek J. Walecki および Fanny Szondy、「太陽電池製造のための統合量子効率、反射率、地形および応力計測」、Sunrise Optical LLC、Proc. SPIE 7064、70640A (2008); doi :10.1117/12.797541
^ 星陽子; 山田幸雄 (2016-07-13). 「拡散光トモグラフィーの概要と臨床応用」. Journal of Biomedical Optics . 21 (9): 091312. Bibcode :2016JBO....21i1312H. doi : 10.1117/1.JBO.21.9.091312 . ISSN 1083-3668. PMID 27420810.
^ ライオンズ、アシュリー;トノリーニ、フランチェスコ。ボッコリーニ、アレッサンドロ。レペティ、オードリー。ヘンダーソン、ロバート。ウィオー、イブ。ファッチョ、ダニエレ（2019年8月）。「計算飛行時間型拡散光トモグラフィー」。ネイチャーフォトニクス。13 ( 8 ) : 575–579.arXiv : 1808.01135。Bibcode :2019NaPho..13..575L。土井：10.1038/s41566-019-0439-x。ISSN 1749-4885。S2CID 118707188。
^ Lindell, David B.; Wetzstein, Gordon (2020年12月). 「共焦点拡散トモグラフィーに基づく散乱媒体を介した3次元イメージング」. Nature Communications . 11 (1): 4517. Bibcode :2020NatCo..11.4517L. doi :10.1038/s41467-020-18346-3. ISSN 2041-1723. PMC 7481188. PMID 32908155 .
^ 「共焦点拡散トモグラフィー | Nature Communications 2020 - YouTube」。www.youtube.com 。 2021年2月10日閲覧。

さらに読む

Haisch, C. (2012). 「光トモグラフィー」. Annual Review of Analytical Chemistry . 5 : 57– 77. Bibcode :2012ARAC....5...57H. doi :10.1146/annurev-anchem-062011-143138. PMID 22524216.

外部リンク

インペリアル・カレッジ・ロンドンの光トモグラフィー
ロンドン大学ユニバーシティ・カレッジの光トモグラフィー
「おっぱい、美女、そして血」 - physics.org の記事

[1] 米国国立医学図書館の医学件名標目表(MeSH)における光学+トモグラフィー

[2] Wojtek J. Walecki および Fanny Szondy、「太陽電池製造のための統合量子効率、反射率、地形および応力計測」、Sunrise Optical LLC、Proc. SPIE 7064、70640A (2008); doi :10.1117/12.797541

[3] 星陽子; 山田幸雄 (2016-07-13). 「拡散光トモグラフィーの概要と臨床応用」. Journal of Biomedical Optics . 21 (9): 091312. Bibcode :2016JBO....21i1312H. doi : 10.1117/1.JBO.21.9.091312 . ISSN 1083-3668. PMID 27420810.

[4] ライオンズ、アシュリー;トノリーニ、フランチェスコ。ボッコリーニ、アレッサンドロ。レペティ、オードリー。ヘンダーソン、ロバート。ウィオー、イブ。ファッチョ、ダニエレ（2019年8月）。「計算飛行時間型拡散光トモグラフィー」。ネイチャーフォトニクス。13 ( 8 ) : 575–579.arXiv : 1808.01135。Bibcode :2019NaPho..13..575L。土井：10.1038/s41566-019-0439-x。ISSN 1749-4885。S2CID 118707188。

[5] Lindell, David B.; Wetzstein, Gordon (2020年12月). 「共焦点拡散トモグラフィーに基づく散乱媒体を介した3次元イメージング」. Nature Communications . 11 (1): 4517. Bibcode :2020NatCo..11.4517L. doi :10.1038/s41467-020-18346-3. ISSN 2041-1723. PMC 7481188. PMID 32908155 .

[6] 「共焦点拡散トモグラフィー | Nature Communications 2020 - YouTube」。www.youtube.com 。 2021年2月10日閲覧。