التصوير البصري المنتشر

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
مصفوفة ألياف بصرية للكشف عن سرطان الثدي عن طريق التصوير المقطعي البصري المنتشر.

التصوير البصري المنتشر ( DOI ) هو أسلوب تصوير يستخدم مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRS) [ 1 ] أو أساليب تعتمد على التألق. [ 2 ] عند استخدامه لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد للمادة المصورة، يُشار إلى التصوير البصري المنتشر باسم التصوير المقطعي البصري المنتشر ، بينما تُصنف أساليب التصوير ثنائية الأبعاد ضمن التصوير البصري المنتشر .

تُستخدم هذه التقنية في العديد من المجالات، منها علم الأعصاب، والطب الرياضي، ومراقبة الجروح، والكشف عن السرطان. وتقوم تقنيات التصوير البصري المنتشر (DOI) عادةً برصد التغيرات في تركيزات الهيموجلوبين المؤكسج وغير المؤكسج ، وقد تقيس أيضًا حالات الأكسدة والاختزال للسيتوكرومات . ويُشار إلى هذه التقنية أيضًا باسم التصوير المقطعي البصري المنتشر (DOT)، [ 3 ] أو التصوير المقطعي البصري بالأشعة تحت الحمراء القريبة (NIROT)، أو التصوير المقطعي البصري المنتشر الفلوري (FDOT)، وذلك بحسب الاستخدام.

في علم الأعصاب، يمكن تصنيف القياسات الوظيفية التي تتم باستخدام أطوال موجية NIR، وتقنيات DOI، على أنها مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة الوظيفية fNIRS .

الآلية الفيزيائية

يمكن اعتبار الأنسجة البيولوجية أوساطًا شديدة الانتشار، إذ يطغى التشتت على الامتصاص أثناء انتشار الضوء في النطاق الطيفي المعروف باسم "النافذة العلاجية" . يُوصَف انتقال الفوتونات في الأوساط المنتشرة بنموذج تقريبي لمعادلة الانتشار ، والذي يُقدّم حلولًا تحليلية لبعض الأشكال الهندسية المحددة. وانطلاقًا من معاملات الامتصاص والتشتت المقاسة، يُمكن استنتاج تركيزات الصبغات الرئيسية في الأنسجة . [ 4 ]

يمكن تطبيق التصوير البصري المنتشر في المجال الزمني أو مجال التردد أو الموجة المستمرة، في تكوين الانعكاس أو النفاذية.

القيود والتقدم في التصوير المقطعي البصري المنتشر

على الرغم من أن التصوير المقطعي البصري المنتشر (DOT) يتيح عمق تصوير أكبر - في حدود عدة سنتيمترات - مقارنة بتقنيات التصوير البصري الأخرى، إلا أنه يعاني من قيود رئيسية، بما في ذلك الدقة المكانية المنخفضة نسبيًا وأوقات الحصول على الصور وإعادة بنائها البطيئة [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ].

للتغلب على هذه القيود، تم اقتراح عدد من التحسينات في جميع مراحل عملية التصوير. وتشمل هذه التحسينات تطوير استراتيجيات الاكتساب، [ 5 ] وتقنيات معالجة الإشارات، [ 6 ] وخوارزميات إعادة البناء. [ 7 ]

التصوير المقطعي البصري المنتشر بتقنية زمن الطيران باستخدام المجهر متحد البؤر

تعاني تقنية التصوير المقطعي البصري المنتشر التقليدية من تدهور جودة الصورة نتيجةً لطبيعة الأنسجة البيولوجية عالية التشتت، مما يؤدي إلى ضعف التباين وعدم وضوح تحديد العمق. تعالج تقنية التصوير المقطعي البصري المنتشر بتقنية زمن الطيران البؤري (TOF-DOT) هذه المشكلة باستخدام الكشف الزمني لجمع الفوتونات التي تصل مبكرًا والتي سلكت مسارات أكثر مباشرة عبر الأنسجة. يقلل هذا من تأثير الفوتونات المتشتتة بشكل متعدد ويحسن نسبة الإشارة إلى الضوضاء. [ 6 ]

وبذلك، تُحسّن طريقة التصوير المقطعي البصري بزمن الطيران (TOF-DOT) دقة الصورة وتباينها، مما يوفر وضوحًا أفضل في الصور المُعاد بناؤها. وقد أظهرت كل من المحاكاة والدراسات التجريبية على نماذج الأنسجة أداءً تصويريًا فائقًا مقارنةً بطرق التصوير المقطعي البصري التقليدية. ومع ذلك، لم يتم التحقق من صحة هذه التقنية في الجسم الحي بعد. [ 6 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ دوردوران، ت. وآخرون  (2010). "البصريات المنتشرة لمراقبة الأنسجة والتصوير المقطعي" . تقارير التقدم في الفيزياء . 73 (7) 076701. Bibcode : 2010RPPh...73g6701D . doi : 10.1088 / 0034-4885/73/7/076701 . PMC 4482362. PMID 26120204 .  
  2. ↑ "Harvard.edu Diffuse Optical Imaging" . مؤرشف من الأصل في 16 يونيو 2012. تم الاطلاع عليه في 20 أغسطس 2012 .
  3. ↑ جيانغ، هوابي (2018-09-03). التصوير المقطعي البصري المنتشر . مطبعة سي آر سي. doi : 10.1201/b10482 . ISBN 978-1-315-21748-2. S2CID 118019227 . 
  4. ^ مارتيلي ، فابريزيو. ديل بيانكو، صامويل؛ الإسماعيلي، أندريا؛ زاكانتي، جيوفاني (2009). انتشار الضوء من خلال الأنسجة البيولوجية والوسائط المنتشرة الأخرى: النظرية والحلول والبرمجيات . دوى : 10.1117/3.824746 . رقم ISBN 978-0-8194-8183-2.
  5. جيانغ ، جينغجينغ؛ أكرمان، ميريت؛ روسومانو، إيمانويل؛ دي كوستانزو ماتا، ألدو؛ شاربون، إدواردو؛ وولف، مارتن؛ كاليانوف، ألكسندر (2022). "دقة وعمق اختراق التصوير المقطعي البصري بالأشعة تحت الحمراء القريبة في المجال الزمني بنمط الانعكاس باستخدام كاميرا ToF SPAD" . مجلة Biomedical Optics Express . 13 (12): 6711–6723 . doi : 10.1364/BOE.470985 . PMC 9774846. PMID 36589570 .  
  6. 1 2 3 4 تشاو، ييفان؛ راغورام، أديتيا؛ كيم، هاي جين؛ هيلشر، أندرياس هـ.؛ روبنسون، جوشوا ت.؛ فيراراغافان، أشوك (2021). "التصوير عالي الدقة والعميق باستخدام التصوير المقطعي البصري المنتشر بتقنية زمن الطيران البؤري". معاملات IEEE في تحليل الأنماط والذكاء الآلي . 43 (7): 2206-2219 . arXiv : 2101.11680 . doi : 10.1109/TPAMI.2021.3075366 . PMID 33891548 . 
  7. 1 2 هيلشر، أندرياس هـ.؛ بلوستون، أيانا ي.؛ عبدولاييف، جي إس؛ كلوز، ألكسندر د.؛ لاسكر، جيفري؛ ستيوارت، مارك؛ نيتز، أوفه؛ بيوتان، يورغن (2002). "التصوير المقطعي البصري المنتشر بالأشعة تحت الحمراء القريبة" . مؤشرات الأمراض . 18 ( 5-6 ): 313-337 . doi : 10.1155 / 2002/164252 . PMC 3851113. PMID 14646043 .