Повышение информативности оптической когерентной томографии при диагностировании кожных патологий

В. П. Захаров, К. Ларин, И. А. Братченко

Аннотация


Построена математическая модель взаимодействия оптического излучения с кожными тканями, учитывающая эффекты вынужденного комбинационного рассеяния. На основании проведённых численных экспериментов выявлены особенности в рамановских спектрах рассеяния, характерные для кожных патологий. Показана возможность существенного повышения информативности методов оптической когерентной томографии (ОКТ) и рамановской спектроскопии при их совместном использовании. Последнее достигается за счёт существенного уменьшения объёма диагностических измерений при выделении слоёв тканей с помощью ОКТ с последующим их анализом методом рамановской спектроскопии. Установлено, что различия в интенсивности рамановского рассеяния для патологически изменённых и нормальных слоёв тканей может достигать 40%.

Ключ. слова


Оптическая когерентная томография; патологические изменения; рамановская спектроскопия; обработка изображения; моделирование

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. Zawadzki, R. J. Ultrahigh-resolution optical coherence tomography with monochromatic and chromatic aberration correction [Текст] / R. J. Zawadzki, B. Cense, Y. Zhang, S. S. Choi, D. T. Miller, J. S. Werner // Optics Express. – 2008. – №16(11). – С. 8126 – 8143.

2. Larina, I. V. Live imaging of rat embryos with Doppler swept-source optical coherence tomography [Текст] / I. V. Larina, K. Furushima, M. E. Dickinson, R. R. Behringer, K. V. Larin // J. Biomed. Opt. – 2009. –No. 14. – С. 505 – 506.

3. Yoo, J. Increasing the field-of-view of dynamic cardiac OCT via post-acquisition mosaicing without affecting frame-rate or spatial resolution. [Текст] / J. Yoo, I. V. Larina, K. V. Larin, M. E. Dickinson, M. Liebling / Biomedical optics express. – 2009. – Vol. 2, – No. 9. – С. 2614 – 2622.

4. Hitzenberg, C. Three- dimensional imaging of the human retina by high-speed optical coherence tomography [Текст] / C. Hitzenberger, P. Trost, Pak-Wai Lo, Q. Zhou // Optics Express. – 2003. – № 11(21). – С. 2753 – 2761.

5. Sayanagi, K. Comparison of Retinal Thickness Measurements Between Three-dimensional and Radial Scans on Spectral-Domain Optical Coherence Tomography [Текст] / K. Sayanagi, S. Sharma, P. K. Kaiser // American Journal of Ophthalmology. – 2009. – № 148(3). – С. 431 – 438.

6. Larin, K. V. Multiple-cardiac-cycle noise reduction in dynamic optical coherence tomography of the embryonic heart and vasculature [Текст] / S. Bhat, I. V. Larina, K. V. Larin, M. E. Dickinson, M. Liebling // OPTICS LETTERS. – 2009. – Vol. 34. -No. 23. – С. 3704 – 3706.

7. Garvin, M. Intraretinal Layer Segmentation of Macular Optical Coherence Tomography Images Using Optimal 3-D Graph Search [Текст] / M. Garvin, M. Abr`amoff, R. Kardon, S. Russell, X. Wu, M. Sonka // IEEE Trans. Med. Imaging. – 2008. – No. 27(10). – С. 1495 – 1505.

8. Mishra, A. Intra-retinal layer segmentation in optical coherence tomography images [Текст] / A. Mishra, A. Wong, K. Bizheva, D. A. Clausi // Optics Express. – 2009. – No. 17 (26). – С. 23719 – 23728.

9. Gniadecka, M. Melanoma Diagnosis by Raman Spectroscopy and Neural Networks: Structure Alterations in Proteins and Lipids in Intact Cancer Tissue [Текст] / M. Gniadecka, P. A. Philipsen, S. r Sigurdsson, S. Wessel, O. F. Nielsen, D. Christensen, J. Hercogova, K. Rossen, H. Thomsen, R. Gniadecki, L.Hansen, H. C. Wulf // J Invest Dermatol. – 2004. – No. 122. – С. 443 – 449.

10. Zhao, J. Real-time Raman spectroscopy for non-invasive skin cancer detection - preliminary results [Текст] / J Zhao, H, Lui // Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. – 2008. – С. 3107 – 3109.

11. Vermont, J. Fast fluorescence microscopy for imaging the dynamics of embryonic development [Текст] / J. Vermot, S. E. Fraser, and M. Liebling // HFSP J. – 2008. – No. 2. – С. 143 – 155.

12. Захаров, В. П. 3D визуализация многократно рассеивающих сред [Текст] / В. П.Захаров, А. Р. Синдяева // Компьютерная оптика. – 2007. – Т.31. – №4. – С. 44 – 52.

13. Захаров, В. П. Приближенный метод расчёта распределения энергии оптического излучения в многократно рассеивающих средах [Текст] / В. П.Захаров, И. А Братченко // Компьютерная оптика. – 2008. – Т. 32. – № 4. – С. 370 – 375.

14. Mackie, R. M. Incidence and thickness of primary tumors and survival of patients with cutaneous malignant melanoma in relation to socioeconomic status [Текст] / R. M. Mackie, D. J. Hole // BMJ. – 1996. – Vol.312. – С. 1125 – 1128.

15. Sterenborg, H. In vivo fluorescence spectroscopy and imaging of human skin tumors [Текст] / H.Sterenborg, M. Motamedi, R. F. Wagner, M. Duvic, S. Thomsen, S. L. Jacques // Lasers Med Sci. – 1994. - No9. – С. 191 – 201.

16. Tuchin V. V. Tissue Optics: Light Scattering Methods and Instruments for Medical Diagnosis // SPIE Tutorial Text in Optical Engineering, – 2000. – V2. – TT38.

17. Jacques, S. L. Origins of tissue optical properties in the UVA, Visible and NIR regions // Advances in optical imaging and photon migration – 1996. – V2. – С. 364 – 369.

18. Eikje, N. S. Vibrational spectroscopy for molecular characterisation and diagnosis of benign, premalignant and malignant skin tumors [Текст] / N. S. Eikje, K. Aizawa, Y. Ozaki // Biotechnol Annu Rev. – 2005. No11. – С. 191 – 225.

19. Gniadecka, M. Melanoma Diagnosis by Raman Spectroscopy and Neural Networks: Structure Alterations in Proteins and Lipids in Intact Cancer Tissue [Текст] / M. Gniadecka, P. A. Philipsen, S. Sigurdsson, S. Wessel, O. F. Nielsen, D. H. Christensen, J. Hercogova, K.Rossen, H. K. Thomsen, R. Gniadecki, L. K. Hansen, and H. C. Wulf // J. Invest. Dermatol. – 2004. – Vol 122. – С. 443 – 449.

Ссылки

  • Ссылки не определены.


© Вестник СГАУ, 2015

 

Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN: 2541-7533