Luận án tiến sĩ: Dispersion trong hệ thống chụp ảnh quang học y sinh
Luận án tiến sĩ nghiên cứu dispersion trong hệ thống chụp ảnh quang học y sinh. Đo lường phase phổ xác định cấu trúc mô, ứng dụng giám sát glucose với độ nhạy cao.
The University of Texas at Austin
Biomedical Optical Imaging
Luan An
Luận án
Năm xuất bản
Số trang
130
Thời gian đọc
20 phút
Lượt xem
0
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
40 Point
Mục lục chi tiết
Tóm tắt nội dung
I. Dispersion trong Hệ thống Chụp ảnh Y sinh Là Gì
Dispersion (phân tán ánh sáng) xuất hiện khi chiết suất thay đổi theo bước sóng ánh sáng. Hiện tượng này đóng vai trò quan trọng trong việc xác định cấu trúc và thành phần vật liệu sinh học. Chromatic aberration là hậu quả trực tiếp của dispersion, gây ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh trong các hệ thống quang học y sinh. Optical coherence tomography (OCT) sử dụng nguyên lý này để tạo ảnh cắt lớp mô sinh học với độ phân giải cao. Prism dispersion minh họa rõ ràng cách ánh sáng trắng phân tách thành các thành phần quang phổ khác nhau. Trong y sinh học, việc kiểm soát và đo lường dispersion giúp cải thiện độ chính xác của fluorescence microscopy và confocal microscopy. Nghiên cứu này tập trung vào việc thu thập thông tin dispersion thông qua cả miền thời gian và miền quang phổ.
1.1. Nguyên lý cơ bản của phân tán ánh sáng
Phân tán ánh sáng xảy ra do sự phụ thuộc của chiết suất vào bước sóng. Mỗi bước sóng ánh sáng di chuyển với vận tốc khác nhau qua môi trường. Hiện tượng này tạo nên cầu vồng tự nhiên và hoạt động của lăng kính. Trong hệ thống quang học, dispersion gây ra độ trễ nhóm khác nhau giữa các thành phần quang phổ. Việc hiểu rõ nguyên lý này là nền tảng cho các ứng dụng y sinh.
1.2. Tầm quan trọng trong chụp ảnh y sinh
Dispersion cung cấp thông tin về thành phần hóa học của mô sinh học. Hyperspectral imaging tận dụng đặc tính này để phân tích chi tiết cấu trúc mô. Quang phổ kế đo lường sự thay đổi chiết suất để xác định nồng độ chất trong mẫu. Optical coherence tomography sử dụng dispersion để tăng độ tương phản hình ảnh. Kiểm soát dispersion giúp loại bỏ chromatic aberration, cải thiện chất lượng ảnh chụp.
1.3. Các phương pháp đo lường dispersion
Miền thời gian và miền tần số là hai cách tiếp cận chính để đo dispersion. Biến đổi Fourier không đều loại bỏ lấy mẫu tần số không đồng đều. Phân tích hàm pha quang phổ trong miền tần số quang học cho kết quả chính xác. Phương pháp này áp dụng thành công cho nước (H2O) và dung dịch glucose. Độ nhạy cao cho phép phát hiện thay đổi nhỏ trong thành phần mẫu.
II. Optical Coherence Tomography và Kiểm soát Dispersion
Optical coherence tomography (OCT) là kỹ thuật hình ảnh quang học không xâm lấn sử dụng ánh sáng gần hồng ngoại. Dispersion ảnh hưởng đáng kể đến độ phân giải và chất lượng hình ảnh OCT. Việc kiểm soát dispersion trong OCT yêu cầu hiểu biết sâu về độ trễ nhóm và hàm kết hợp quang học. Nghiên cứu này phát triển hệ thống kiểm soát dispersion cho OCT thông qua tính toán độ trễ nhóm. Phương pháp số học mô phỏng hàm kết hợp bị ảnh hưởng bởi dispersion. Đo lường thực nghiệm trên nước xác nhận tính khả thi của phương pháp. Kết quả cho thấy khả năng bù trừ dispersion vật liệu và giám sát thành phần mẫu. Confocal microscopy cũng hưởng lợi từ kỹ thuật kiểm soát dispersion tương tự.
2.1. Tính toán độ trễ nhóm trong OCT
Độ trễ nhóm phản ánh sự chậm trễ của các thành phần tần số khác nhau. Tính toán này cần thiết để hiểu cách dispersion ảnh hưởng tín hiệu OCT. Phương pháp số học cho phép mô phỏng chính xác hiệu ứng dispersion. Dữ liệu thời gian-tần số được xử lý bằng biến đổi Fourier không đều. Kỹ thuật này loại bỏ lấy mẫu tần số không đồng đều, cải thiện độ chính xác.
2.2. Mô phỏng hàm kết hợp quang học
Hàm kết hợp quang học mô tả giao thoa giữa các chùm ánh sáng. Dispersion làm thay đổi hình dạng và vị trí đỉnh kết hợp. Mô phỏng số giúp dự đoán ảnh hưởng của dispersion lên chất lượng ảnh. Phân tích hàm pha quang phổ cung cấp thông tin chi tiết về dispersion. Kết quả mô phỏng được so sánh với đo lường thực nghiệm để xác thực.
2.3. Đo lường dispersion của nước
Nước (H2O) được chọn làm mẫu chuẩn để xác nhận phương pháp đo. Dispersion của nước có dữ liệu tham khảo đầy đủ để so sánh. Kết quả đo phù hợp với giá trị đã biết, xác nhận độ tin cậy phương pháp. Thí nghiệm này chứng minh khả năng áp dụng cho các mẫu sinh học phức tạp. Độ chính xác cao cho phép phát hiện thay đổi nhỏ trong chiết suất.
III. Đo Nồng độ Glucose Qua Phân tích Dispersion
Đo nồng độ glucose không xâm lấn là mục tiêu quan trọng trong y học lâm sàng. Phương pháp phân tích hàm pha quang phổ cho phép ước tính nồng độ glucose với độ nhạy cao. Nghiên cứu đạt độ nhạy 0.001 trong việc phát hiện thay đổi nồng độ glucose. Dispersion của dung dịch glucose thay đổi theo nồng độ do sự thay đổi chiết suất. Bước sóng ánh sáng khác nhau tương tác khác nhau với phân tử glucose. Quang phổ kế phân tích sự thay đổi này để xác định nồng độ chính xác. Hyperspectral imaging mở rộng khả năng này sang hình ảnh không gian. Kỹ thuật này có tiềm năng ứng dụng trong giám sát glucose liên tục cho bệnh nhân tiểu đường.
3.1. Nguyên lý đo glucose qua dispersion
Glucose làm thay đổi chiết suất của dung dịch theo nồng độ. Sự thay đổi chiết suất này phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng. Phân tích hàm pha quang phổ phát hiện sự thay đổi nhỏ này. Mối quan hệ tuyến tính giữa nồng độ và dispersion cho phép định lượng. Phương pháp không cần thuốc thử hóa học, giảm chi phí và thời gian.
3.2. Độ nhạy và chính xác của phương pháp
Độ nhạy 0.001 cho phép phát hiện thay đổi nồng độ rất nhỏ. Phân tích hàm pha quang phổ cung cấp độ chính xác cao hơn phương pháp truyền thống. Nhiễu đo lường được giảm thiểu qua xử lý tín hiệu tiên tiến. Kỹ thuật biến đổi Fourier không đều cải thiện độ phân giải tần số. Kết quả có thể lặp lại với sai số thấp trong nhiều lần đo.
3.3. Ứng dụng lâm sàng tiềm năng
Giám sát glucose không xâm lấn giảm đau đớn cho bệnh nhân tiểu đường. Đo liên tục cho phép kiểm soát đường huyết tốt hơn. Kỹ thuật có thể tích hợp vào thiết bị đeo được. Fluorescence microscopy kết hợp dispersion analysis tăng độ đặc hiệu. Chi phí thấp và dễ sử dụng mở rộng khả năng tiếp cận cho bệnh nhân.
IV. Phân tán Ánh sáng trong Hyperspectral Imaging
Hyperspectral imaging kết hợp hình ảnh không gian với thông tin quang phổ chi tiết. Kỹ thuật này thu thập hàng trăm băng tần quang phổ liên tục cho mỗi điểm ảnh. Phân tán ánh sáng cung cấp thông tin về thành phần hóa học và cấu trúc mô. Prism dispersion hoặc cách tử nhiễu xạ phân tách ánh sáng thành các thành phần quang phổ. Mỗi bước sóng ánh sáng mang thông tin khác nhau về mẫu sinh học. Chromatic aberration cần được hiệu chỉnh để đảm bảo chất lượng hình ảnh. Phân tích dữ liệu hyperspectral yêu cầu thuật toán xử lý phức tạp. Ứng dụng bao gồm phát hiện ung thư, phân loại mô, và theo dõi quá trình lành vết thương.
4.1. Nguyên lý hoạt động của hyperspectral imaging
Hệ thống thu thập đồng thời thông tin không gian và quang phổ. Prism dispersion hoặc cách tử phân tách ánh sáng theo bước sóng. Detector ghi nhận cường độ tại mỗi bước sóng cho từng điểm ảnh. Dữ liệu tạo thành khối ba chiều gọi là hypercube. Phân tích khối dữ liệu này tiết lộ thông tin chi tiết về mẫu.
4.2. Xử lý chromatic aberration
Chromatic aberration gây mờ và sai lệch màu trong hình ảnh. Hiệu chỉnh cần thiết để căn chỉnh các bước sóng khác nhau. Thuật toán xử lý ảnh bù trừ dispersion của hệ thống quang học. Sử dụng vật liệu quang học đặc biệt giảm chromatic aberration. Kết hợp phần mềm và phần cứng tối ưu chất lượng hình ảnh.
4.3. Ứng dụng trong chẩn đoán y học
Phát hiện ung thư da qua phân tích phổ phản xạ của mô. Phân biệt mô bình thường và bệnh lý không cần sinh thiết. Theo dõi lành vết thương qua thay đổi thành phần sinh hóa. Định lượng nồng độ oxy trong máu qua phân tích quang phổ hấp thụ. Hỗ trợ phẫu thuật bằng cách xác định ranh giới khối u chính xác.
V. Fluorescence Microscopy và Kiểm soát Dispersion
Fluorescence microscopy sử dụng hu형quang để tạo hình ảnh cấu trúc tế bào với độ tương phản cao. Dispersion ảnh hưởng đến cả ánh sáng kích thích và ánh sáng phát xạ huỳnh quang. Chromatic aberration gây lệch tiêu cự giữa các bước sóng khác nhau. Kiểm soát dispersion cải thiện độ phân giải và độ chính xác đồng định vị. Confocal microscopy kết hợp lọc không gian để loại bỏ ánh sáng ngoài tiêu cự. Vật kính tiêu sắc (achromatic) và vật kính phức tiêu sắc (apochromatic) giảm chromatic aberration. Phân tích hàm pha quang phổ cho phép bù trừ dispersion trong xử lý ảnh hậu kỳ. Kỹ thuật này nâng cao khả năng quan sát các quá trình sinh học động.
5.1. Ảnh hưởng của dispersion lên huỳnh quang
Ánh sáng kích thích và phát xạ có bước sóng khác nhau, chịu dispersion khác nhau. Chromatic aberration làm mờ hình ảnh và giảm độ phân giải. Lệch tiêu cự giữa các màu gây khó khăn trong đồng định vị nhiều kênh. Dispersion của môi trường mẫu thêm vào dispersion của hệ thống quang học. Hiệu chỉnh cần tính đến cả hai nguồn dispersion này.
5.2. Vật kính tiêu sắc và phức tiêu sắc
Vật kính tiêu sắc hiệu chỉnh chromatic aberration cho hai bước sóng. Vật kính phức tiêu sắc hiệu chỉnh cho ba đến bốn bước sóng. Thiết kế sử dụng nhiều loại thủy tinh với dispersion khác nhau. Kết hợp các thấu kính bù trừ lẫn nhau để giảm chromatic aberration. Chi phí cao nhưng cần thiết cho ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao.
5.3. Bù trừ dispersion trong xử lý ảnh
Phân tích hàm pha quang phổ xác định dispersion của hệ thống. Thuật toán xử lý ảnh số bù trừ lệch tiêu cự giữa các kênh màu. Căn chỉnh các lớp ảnh khác nhau dựa trên đo lường dispersion. Phương pháp này linh hoạt hơn hiệu chỉnh phần cứng. Kết hợp cả hai cách tiếp cận cho kết quả tối ưu.
VI. Confocal Microscopy và Ứng dụng Phân tán Quang học
Confocal microscopy loại bỏ ánh sáng ngoài tiêu cự bằng lỗ chắn không gian (pinhole). Kỹ thuật này tạo hình ảnh cắt lớp quang học với độ phân giải cao. Dispersion ảnh hưởng đến vị trí mặt phẳng tiêu cự cho các bước sóng khác nhau. Chiết suất phụ thuộc bước sóng ánh sáng gây chromatic aberration dọc trục. Quang phổ kế tích hợp cho phép phân tích quang phổ tại mỗi điểm ảnh. Phân tán ánh sáng cung cấp thông tin về môi trường vi mô xung quanh tế bào. Kết hợp confocal microscopy với optical coherence tomography mở rộng khả năng hình ảnh. Ứng dụng bao gồm nghiên cứu tế bào sống, phát triển thuốc, và chẩn đoán bệnh.
6.1. Nguyên lý hoạt động confocal microscopy
Lỗ chắn không gian chặn ánh sáng từ các mặt phẳng ngoài tiêu cự. Quét laser điểm tạo hình ảnh hai chiều hoặc ba chiều. Độ phân giải trục z cao cho phép tạo ảnh cắt lớp quang học. Xây dựng lại ba chiều từ chuỗi các lớp cắt ngang. Kỹ thuật không cần chuẩn bị mẫu phức tạp như kính hiển vi điện tử.
6.2. Chromatic aberration dọc trục
Dispersion gây lệch vị trí tiêu cự theo bước sóng ánh sáng. Chromatic aberration dọc trục làm mờ hình ảnh nhiều màu. Hiệu ứng này nghiêm trọng hơn ở độ phóng đại cao. Vật kính phức tiêu sắc giảm nhưng không loại bỏ hoàn toàn. Bù trừ phần mềm cần thiết cho ứng dụng đa màu chính xác.
6.3. Tích hợp quang phổ kế và OCT
Quang phổ kế confocal phân tích quang phổ tại từng điểm ảnh. Kết hợp với optical coherence tomography tăng độ sâu thâm nhập. Phân tán ánh sáng cung cấp thông tin bổ sung về thành phần mô. Hyperspectral imaging confocal mở rộng khả năng phân tích. Ứng dụng trong nghiên cứu ung thư và phát triển thuốc mới.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (130 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộCopyright by Sanghoon Oh 2006 The Dissertation Committee for Sanghoon Oh Certifies that this is the approved version of the following dissertation: Dispersion in Biomedical Optical Imaging Systems Committee: Thomas E. Grady Rylander III Baxter Womack Michael Becker Massoud Motamedi Dispersion in Biomedical Optical Imaging Systems by Sanghoon Oh, B. Dissertation Presented to the Faculty of the Graduate School of The University of Texas at Austin in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy The University of Texas at Austin May 2006 UMI Number: 3244926 UMI Microform 3244926 Copyright 2007 by ProQuest Information and Learning Company. All rights reserved.
This microform edition is protected against unauthorized copying under Title 17, United States Code. ProQuest Information and Learning Company 300 North Zeeb Road P. Box 1346 Ann Arbor, MI 48106-1346 Dedication To my family: Wife Mijung, Daughter Suah,Minah Father Jemmo Oh, Mother Soonhyung Choi, and Brother Minyoung Oh. Acknowledgements There are numerous people whom I would like to thank for helping me to finish my graduate life.
First of all, I would like to express my special appreciation to my supervisor, Dr. Milner, for guiding and training me as a research scholar. I thank him also for his patient and gracious research help. He has shared not only his innovative research ideas but also Christian faith to encourage me to have a peaceful mind.
I have had a really long journey of Ph. work to reach my goal, and he has been the man who points the most righteous direction to the next destination. Many thank to Dr. Michael Becker and Dr.
Baxter Womack for giving me many opportunities to have a teaching assistantship of EE464 and for always treating me as a member of their families; they have been my best teaching mentors. I thank particularly Dr. H Grady Rylander III and Dr. Massoud Motamedi for sharing valuable ideas and discussions.
I want to show gratitude to Mrs. Vicki Stratton for her supporting work including her expertise in administration; she has been a skillful nanny of the biomedical optics laboratory. I want to thank Dr. Rebecca Richards-Kortum for initiating my interest in biophotonics research and providing support for my Masters Degree work.
It would have been impossible to finish my Ph. work without collaborations of lab members and friends; Chris, Nate, Jesung, Roberto, Jordan, Junghwan, Jihoon, Wook, Bo, Jaesook, Gracy, Jeehyun, Hoya, and Eunha. I have had valuable discussions with v them and gotten instant feedbacks from them. They have afforded critical suggestions based on their practical and professional experiences.
Moreover, I have had plenty of joyful time with them. I thank my neighbors and church members for their friendship and prayer for me and my family. I would like to thank my father, mother, grand mother, and brother for their devoted love and endless mental support. 아버지 어머니 박사 마칠 수 있도록 잘 성장하게 해 주심에 정말 감사합니다.
Also, there are two precious ladies to thank, my daughters Suah and Minah who make me smile happily at all times. In addition, I would like to extend my special thanks to my wife, Mijung, for her heartful love and support. She is the suitable helper of my life, and I will never forget her help and prayer throughout my entire life, which makes me a good daddy of adorable daughters and a righteous man in our societies. vi Dispersion in Biomedical Optical Imaging Systems Publication No._____________ Sanghoon Oh, Ph.
The University of Texas at Austin, 2006 Supervisor: Thomas E. Milner Dispersion caused by the refractive index variation over a spectral range is an important characteristic to identify the structure and composition of materials. This research reports on work to obtain dispersion information using both time and spectral domain optical coherence tomography. To process time-frequency data, a non-uniform Fourier transformation is applied to remove the resolved non-uniform frequency sampling.
Analysis of the spectral phase function in the optical frequency domain is applied to measure the dispersion. First, this research experimented with water (H2O) to measure dispersion. The measured dispersion of water is compared with known data to confirm the methodology. Second, the concentration of a glucose solution was estimated by analyzing the spectral phase function.
The result showed that this method can provide an ability to measure glucose concentration with high sensitivity 0. In conclusion, this method can be implemented to monitor sample constituents and to compensate for material dispersion. vii Table of Contents LIST OF FIGURES. xi CHAPTER 1: INTRODUCTION.
Background and Motivation.7 CHAPTER 2: DISPERSION CONTROL SYSTEM FOR OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHY: FEASIBILITY STUDY. Computing group delay. Numerical Calculation of Coherence Function affected by Dispersion. Measurement of Group Delay caused by Water.26 CHAPTER 3: METHOD TO CALIBRATE SPATIAL LIGHT MODULATOR (SLM) USING DIFFERENTIAL PHASE OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHY (DPOCT).
Spatial Light Modulator (SLM). Differential Phase Optical Coherence Tomography (DPOCT).46 CHAPTER 4: A FIBER-BASED COMMON-PATH SPECTRAL INTERFEROMETER FOR MEASUREMENT OF HIGHER-ORDER REFRACTIVE INDEX AND DISPERSION. Spectral Phase Analysis. Measurement of Dispersion.
Measurement of Glucose Concentration. Non-Uniform Fourier Transformation. Multitaper Spectral Analysis. Spectral Interference Analysis.
Optical Path Length Estimation.81 CHAPTER 5: SUMMARY AND CONCLUSIONS. Summary of Dissertation.88 ix CHAPTER 6: FUTURE WORK – OPTICAL IMAGING AND CHARACTERIZATION OF CANCER CELLS USING SPECTRAL DOMAIN OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHY FOR EARLY CANCER DIAGNOSIS. The First Mode: Spatially Multiplexed Swept Source Optical Coherence Tomography. The second mode: Spectroscopic Optical Coherence Tomography.
Expected Results and Discussion.116 x List of Figures Figure 1. An illustration of time-domain OCT system. Procedures to compute group delay. Refractive index of water; real part (upper) and imaginary part (lower).
Diagram of dispersion controller. Optical experimental setup; interferometer with dispersion controller. Red dotted line: sample path, blue dotted line: reference path. Block diagram of dispersion control system.
(a) top: phase data of dispersed and non-dispersed coherence function in frequency domain, (b) middle: phase shift is difference between the two data in (a), and (c) bottom: wrapped phase shift data for SLM. A graph of phase shift variation versus sample depth from simulation result. Phase shift versus wavelength (experimental data). Experimental system; L: lens, M: mirror, M-G: mirror mounted on Galvanometer, G: grating, C: collimator with FC/APC optical connector, W: Wollaston Prism, D: photodetector, Seg: segment, ADC: analog to digital converter, RSDL: rapid scanning delay line, small squares and numbers above represent spliced locations and angles.
A detailed view of sample path with light trace; L: Triplet lens, W: Wollaston prism, OL: microscope objective lens, E: extraordinary axis, O: ordinary axis, f: focal length of the triplet lens, θ: diverged angle (2˚), 4-f geometry with two lenses and two Wollaston prisms. SLM consists of a controller and a liquid crystal window. A graph of the electro-optical response of the SLM liquid crystal. Data is a double pass, mean of 10 liquid crystal cells.
Range of levels (0 to 4095) with respect to electric input voltage (0 to 10 V). Standard deviation of 10 liquid crystal cells. Fiber-based common-path spectral interferometer using a frequency swept laser source. 1, 2, and 3: port number, C: collimator, R: reference plate, WC: a water filled sample chamber.
Experimental system: common-path spectral interferometer. C: collimator, L: plano-convex lens, SC: sample chamber, and ADC: analog-to-digital converter. Interference fringes in path length difference domain. Sample path layout is given in inserted box.
1, 2, A, B, C, and D are labels for each surface. 2/A, 2/B, 2/C, and 2/D are labels for interference fringes corresponding to mixing of reflections from the two surfaces. Incident light propagates from left to right. Detailed diagram of interferometer sample path.
ϕα (ν ) and ϕβ (ν ) represent the spectral phase functions of 2/C and 2/B interference fringes, respectively. l a , l g , and l s are physical path length in air, glass, and water; na , ng , and ns are refractive indices of air, glass, and water, respectively. The blue lines indicate light input while red are reflected light. Detailed diagram of interferometer sample path.
ϕ1/ C (ν ) and ϕ1/ B (ν ) represent the spectral phase functions generated from 1/C and 1/B interference fringes, respectively. l r , l a , l g , and l s are physical path lengths in lens, air, glass, and sample; nr , na , ng , and ns are refractive indices of lens, air, glass, and sample, respectively. Thick blue lines indicate light input while red thin lines are reflected light. Interference fringe intensity versus optical path length computed from Lomb-Scargle periodogram analysis.
This data provides the depth-scanned information of the optical construction of the sample chamber. Experimentally measured spectral phase variation. Mean of 20 experimental measurements (solid) and 5th order polynomial curve fitting of the mean (dashed). Spectral phase variation of refractive index of water estimated by numerical calculation using published water refractive index (solid), 5th order polynomial curve fitting (dashed).
Comparision of the two results; 5th order polynomial curve fits of experimental result (dashed) and numerical calculation (solid).995, Normalized mean square error = 0. Glucose concentration measurement for 0-5 mM in 1 mM increments (a) and 0-50 mM in 5 mM increments (b). Each error-bar represents the standard deviation of 20 measurements. Illustration of SMSS-OCT principle: multiplexing excessively long depth scan (a) into a laterally adjacent B-scans (b).
L: maximum scan depth, ∆L: longitudinal resolution, ∆d: lateral resolution, a: scan depth, d: lateral scan range. System diagram of SMSS-OCT imaging system. BS: beam splitter, C: collimator, M: mirror, M-G: mirror on the galvanometer, L: lens, and ADC: analog to digital converter. SMSS-OCT image of microscope cover slide; glass, 100µm thickness, n=1.
Second mode; spectroscopic OCT. C: collimator, R: reference glass plate, M-G: mirror on the galvanometer, L: lens, and ADC: analog to digital converter. High-order spectral phase variation of water (H2O).97 xiii Chapter 1: Introduction 1. BACKGROUND AND MOTIVATION 1.
Optical Imaging Biophotonics is rapidly developing and widely utilized in biological and medical research. Optical imaging and optical spectroscopy are two major research areas. Optical coherence tomography (OCT) was introduced by James Fujimoto in 1991 and is a highly sensitive interferometric method measuring light reflection from a target sample [1. OCT is a promising modality to improve the quality of biomedical imaging [1.
Development of spectrally broad-band laser sources has pushed OCT resolution to a few micrometers that is sufficient to resolve and image cross-sectional subcellular structures of tissue samples in vivo. In terms of measurement domains, OCT can be categorized into two types; time- domain and spectral domain OCT. Time-domain OCT was introduced first and requires a mechanically moving component for changing the optical path length of light in a reference path in order to process a depth scan. Spectral domain OCT was introduced later and does not require mechanical scanning.
Spectral-domain OCT needs either a frequency swept laser source or a spectrometer in the detection path of the interferometer. 1 According to reported research, spectral domain OCT provides better sensitivity of up to 30 dB over time domain OCT [1.1 illustrates basic layout of a time-domain OCT system. The system consists of a Michelson type interferometer and utilizes a broadband light source, a beam splitter, a reference reflector, a sample, and a photodetector. The broadband laser source enters the interferometer, and light is split into reference and the sample paths by the beam splitter.
Light reflected from the both paths recombine at the beam splitter and interfere. Half of the interfering light is detected at the photodetector. Detected photon number spectral density ( nD ) at the photodetector is Reference path Sample path Broadband Laser ∆l = C ⋅ ∆ τ Detector Figure 1. An illustration of time-domain OCT system 2 ⎡ 2 ⎛ 4πν∆l ⎞⎤ nD = η a0 (ν ) ⎢ s + r + 2 s r cos ⎜ + (φs − φr ) ⎟ ⎥ 2 (1.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Từ khóa và chủ đề nghiên cứu
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Dispersion trong hệ thống chụp ảnh quang học y sinh" nghiên cứu về vấn đề gì?
Luận án tiến sĩ nghiên cứu dispersion trong hệ thống chụp ảnh quang học y sinh. Đo lường phase phổ xác định cấu trúc mô, ứng dụng giám sát glucose với độ nhạy cao.
Luận án "Dispersion trong hệ thống chụp ảnh quang học y sinh" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại The University of Texas at Austin. Năm bảo vệ: 2006.
Luận án "Dispersion trong hệ thống chụp ảnh quang học y sinh" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Dispersion trong hệ thống chụp ảnh quang học y sinh" thuộc chuyên ngành Biomedical Optical Imaging. Danh mục: Kỹ Thuật Y Học.
Luận án "Dispersion trong hệ thống chụp ảnh quang học y sinh" có bao nhiêu trang?
Luận án "Dispersion trong hệ thống chụp ảnh quang học y sinh" có 130 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Dispersion trong hệ thống chụp ảnh quang học y sinh" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.