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皇冠手机登录地址3 改进的漫射光学断层扫描技术可以在大脑内进行更深入的成像

发布:HPLlaser    |    2019-09-06 19:07    阅读:461
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圣路易斯华盛顿大学和伯明翰大学的研究人员使用相位数据来提高图像质量。

脑力:改善成像

功能性近红外(NIR)成像能够恢复氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白浓度,因此它作为一个有吸引力的方案被应用于神经影像学和大脑成像。但是,组织中NIR波长具有固有强烈散射,因此提高图像质量和定量准确度的方法是必需考虑因素。伯明翰大学和华盛顿大学圣路易斯分校的一个项目现在已经实现了“大脑中基于功能性近红外光谱(fNIRS)的光学成像的重要改进”。这项工作目前发表于Neurophotonics。

这一进步取决于对重建图像质量的增强,当反射NIR光的飞行时间相移测量结合断层摄影重建中时,这种改进成为可能。根据项目团队的研究,在先前使用频域近红外光谱法回收血红蛋白浓度的研究中,相位测量通常被忽视。该研究与漫射光学断层扫描(DOT)相关,这是一种既定技术,将近红外光源和探测器元件排列在密集网格中,提供重叠测量,可通过计算分析转化为断层摄影重建。

由于需要动态范围,过去成功地将频域(FD)多距离方法应用于高清DOT已经证明是极富挑战性的。但这项新研究比较了连续波(CW)和FD高分辨率DOT之间的成像分辨率和准确度,作为确定该技术是否可用于在大脑区域实现增强的分辨率和成像深度的方法。据说这是通过DOT进行功能性脑成像的频域和连续波方法之间的首次比较。

更深的大脑区域

论文写道,HD-DOT系统结合多距离重叠连续波测量,只能恢复差分强度衰减。研究人员研究了重建图像质量的潜在改进,因为在高密度测量的层析成像重建中,额外的相移测量结果反映了测量的NIR光的飞行时间。该方法首先在基于特定患者的大脑模型上进行测试,然后在具有真实噪声水平的模拟系统上进行测试,以表示真实环境的组织状况。随后研究人员进行了体内实验,使用在140MHz调制的32个源的FD NIRS平台和30个检测器光纤,每个源耦合到在690 nm和830 nm发射的激光二极管。

研究人员为了评估有和没有附加相位信息的图像重建,使用实验得出的噪声模型在24个特定主题的解剖模型中模拟整个头皮视野中的点扩散函数。结果表明,与单独使用强度衰减测量相比,相位信息的添加可将定位误差降低多达59%,并将有效分辨率提高多达21%。

相位数据还使得图像能够在更深的大脑区域被解析,深度为20至25毫米,其中基于强度数据和CW模态的测量完全失败。本项研究表明,在高清晰度fDOT背景下使用频域测量可以扩大图像质量的潜力,超越现有技术水平。

 

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