La formación de imágenes ópticas médicas es el uso de la luz como técnica de formación de imágenes en investigación para aplicaciones médicas . Los ejemplos incluyen microscopía óptica , espectroscopía , endoscopía , oftalmoscopía láser de barrido , imágenes láser Doppler y tomografía de coherencia óptica . Debido a que la luz es una onda electromagnética , se producen fenómenos similares en los rayos X , las microondas y las ondas de radio .
Los sistemas de imágenes ópticas se pueden dividir en sistemas de imágenes difusivas [1] [2] [3] y balísticos [4] . Bonner et al. Desarrollaron un modelo para la migración de fotones en medios biológicos turbios. [2] Este modelo se puede aplicar para la interpretación de datos obtenidos de monitores de flujo sanguíneo con láser Doppler y para diseñar protocolos para la excitación terapéutica de cromóforos tisulares.
Imágenes ópticas difusivas
La formación de imágenes ópticas difusas ( DOI ) es un método de formación de imágenes que utiliza espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) [5] o métodos basados en fluorescencia. [6] Cuando se utiliza para crear modelos volumétricos 3D del material de imagen, DOI se denomina tomografía óptica difusa , mientras que los métodos de imagen 2D se clasifican como topografía óptica difusa .
La técnica tiene muchas aplicaciones en neurociencia, medicina deportiva, monitoreo de heridas y detección de cáncer. Normalmente, las técnicas de DOI controlan los cambios en las concentraciones de hemoglobina oxigenada y desoxigenada y, además, pueden medir los estados redox de los citocromos. La técnica también puede denominarse tomografía óptica difusa (DOT), tomografía óptica de infrarrojo cercano (NIROT) o tomografía óptica difusa de fluorescencia (FDOT), según el uso.
En neurociencia, las mediciones funcionales realizadas utilizando longitudes de onda NIR, las técnicas DOI pueden clasificarse como espectroscopia funcional del infrarrojo cercano (fNIRS).
Imágenes ópticas balísticas
Fotones balísticos son los ligeros fotones que viajan a través de una dispersión ( turbia ) medio en línea recta. También conocida como luz balística . Si los pulsos de láser se envían a través de un medio turbio como la niebla o el tejido corporal , la mayoría de los fotones se dispersan o se absorben aleatoriamente. Sin embargo, en distancias cortas, algunos fotones atraviesan el medio de dispersión en línea recta. Estos fotones coherentes se denominan fotones balísticos. Los fotones que están ligeramente dispersos, conservando cierto grado de coherencia , se denominanfotones serpiente .
Si se detecta de manera eficiente, existen muchas aplicaciones para los fotones balísticos, especialmente en sistemas coherentes de imágenes médicas de alta resolución . Los escáneres balísticos (que utilizan puertas de tiempo ultrarrápido) y la tomografía de coherencia óptica (OCT) (que utiliza el principio de interferometría ) son solo dos de los sistemas de imágenes populares que se basan en la detección de fotones balísticos para crear imágenes con difracción limitada . Las ventajas sobre otras modalidades de imagen existentes (p. Ej., Ecografía y resonancia magnética ) es que la imagen balística puede lograr una resolución más alta del orden de 1 a 10 micrómetros, sin embargo, tiene una profundidad de imagen limitada. Además, también se miden a menudo fotones 'cuasi-balísticos' más dispersos para aumentar la 'fuerza' de la señal (es decir, la relación señal / ruido ).
Debido a la reducción exponencial (con respecto a la distancia) de los fotones balísticos en un medio de dispersión, a menudo se aplican técnicas de procesamiento de imágenes a las imágenes balísticas capturadas sin procesar, para reconstruir las de alta calidad. Las modalidades de imágenes balísticas tienen como objetivo rechazar los fotones no balísticos y retener los fotones balísticos que transportan información útil. Para realizar esta tarea, se utilizan características específicas de los fotones balísticos frente a los fotones no balísticos, como el tiempo de vuelo a través de imágenes con compuerta de coherencia, colimación, propagación de frente de onda y polarización. [7]
Ver también
Referencias
- ^ Durduran T; et al. (2010). "Óptica difusa para monitorización de tejidos y tomografía" . Rep. Prog. Phys . 73 : 076701. doi : 10.1088 / 0034-4885 / 73/7/076701 . PMC 4482362 . PMID 26120204 .
- ^ a b A. Gibson; J. Hebden; S. Arridge (2005). "Avances recientes en imagen óptica difusa" (PDF) . Phys. Medicina. Biol . 50 : R1 – R43. doi : 10.1088 / 0031-9155 / 50/4 / r01 .[ enlace muerto permanente ]
- ^ RF Bonner, R. Nossal, S. Havlin , GH Weiss (1987). "Modelo de migración de fotones en medios biológicos turbios" . J. Opt. Soc. Soy. Una . 4 : 423. doi : 10.1364 / josaa.4.000423 .
- ^ S. Farsiu; J. Christofferson; B. Eriksson; P. Milanfar; B. Friedlander; A. Shakouri; R. Nowak (2007). "Detección estadística e imágenes de objetos ocultos en medios turbios utilizando fotones balísticos" (PDF) . Óptica aplicada . 46 (23): 5805–5822. doi : 10.1364 / ao.46.005805 .
- ^ Durduran, T; et al. (2010). "Óptica difusa para monitorización de tejidos y tomografía" . Rep. Prog. Phys . 73 : 076701. doi : 10.1088 / 0034-4885 / 73/7/076701 . PMC 4482362 . PMID 26120204 .
- ^ "Imagen óptica difusa de Harvard.edu" . Archivado desde el original el 16 de junio de 2012 . Consultado el 20 de agosto de 2012 .
- ^ Lihong V. Wang; Hsin-i Wu (26 de septiembre de 2012). Óptica biomédica: principios e imágenes . John Wiley e hijos. págs. 3–. ISBN 978-0-470-17700-6.
enlaces externos
- Grupo de Óptica Médica en ICFO, Barcelona, España
- Comprensión de las imágenes de infrarrojo cercano : recurso para comprender mejor los beneficios de las imágenes de infrarrojo cercano.
- Laboratorio de Óptica Difusa de la Universidad de Pensilvania, Filadelfia
- DOI en el Hospital General de Massachusetts, Boston
- Grupo de imágenes biomédicas en Dartmouth
- Laboratorio DOS / I en el Beckman Laser Institute , Universidad de California, Irvine
- Un artículo de revisión en el campo de AP Gibson et al.
- Un artículo sobre imágenes ópticas de mama
- Notas de clase del curso de Principios de imágenes ópticas de la ECE 460 de Illinois
- MRRA Inc. fNIRS Systems [1]