การถ่ายภาพด้วยแสงแบบกระจาย ( DOI ) เป็นวิธีการถ่ายภาพโดยใช้สเปกโทรสโกปีอินฟราเรดใกล้ (NIRS) ^{[ 1 ]}หรือวิธีการที่ใช้ฟลูออเรสเซนซ์^{[ 2 ]} เมื่อใช้เพื่อสร้างแบบจำลองปริมาตร 3 มิติของวัสดุที่ถ่ายภาพ DOI จะถูกเรียกว่าโทโมกราฟีด้วยแสงแบบกระจายในขณะที่วิธีการถ่ายภาพ 2 มิติจะถูกจัดประเภทเป็นการถ่ายภาพด้วยแสงแบบกระจาย

เทคนิคนี้มีการประยุกต์ใช้มากมายในด้านประสาทวิทยา เวชศาสตร์การกีฬา การตรวจสอบบาดแผล และการตรวจหามะเร็ง โดยทั่วไปเทคนิค DOI จะตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของฮีโมโกล บินที่มีออกซิเจนและไม่มีออกซิเจน และอาจวัดสถานะรีดอกซ์ของไซโตโครม ได้ด้วย เทคนิคนี้อาจถูกเรียกว่าการถ่ายภาพด้วยแสง แบบกระจาย (DOT) ^{[ 3 ]}การถ่ายภาพด้วยแสงอินฟราเรดใกล้ (NIROT) หรือการถ่ายภาพด้วยแสงแบบกระจายฟลูออเรสเซนซ์ (FDOT) ขึ้นอยู่กับการใช้งาน

ในสาขาประสาทวิทยา การวัดการทำงานโดยใช้ความยาวคลื่น NIR หรือเทคนิค DOI อาจจัดอยู่ในประเภทสเปกโทรสโกปีอินฟราเรดใกล้เชิงฟังก์ชัน(fNIRS )

เนื้อเยื่อทางชีวภาพสามารถถือได้ว่าเป็นสื่อที่มีการแพร่กระจายสูง เนื่องจากในระหว่างการแพร่กระจายของแสง ปรากฏการณ์การกระเจิงจะเด่นกว่าการดูดซับในช่วงสเปกตรัมที่เรียกว่า"หน้าต่างการรักษา"การเคลื่อนที่ของโฟตอนในสื่อที่มีการแพร่กระจายนั้นอธิบายได้ด้วยแบบจำลองเชิงอนุมานของสมการการแพร่กระจายซึ่งให้คำตอบเชิงวิเคราะห์สำหรับรูปทรงเรขาคณิตเฉพาะบางแบบ เมื่อเริ่มต้นจากค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับและการกระเจิงที่วัดได้ ก็สามารถอนุมานความเข้มข้นของโครโมฟอร์ หลักของเนื้อเยื่อ ได้^{[ 4 ]}

การถ่ายภาพด้วยแสงแบบกระจายสามารถนำไปใช้ได้ในโดเมนเวลาโดเมนความถี่ หรือคลื่นต่อเนื่อง ทั้งในรูปแบบการสะท้อนหรือการส่งผ่านแสง

แม้ว่าการถ่ายภาพด้วยแสงแบบกระจาย (DOT) จะช่วยให้สามารถถ่ายภาพได้ลึกขึ้น—ประมาณหลายเซนติเมตร—เมื่อเทียบกับเทคนิคการถ่ายภาพด้วยแสงอื่นๆ แต่ก็มีข้อจำกัดที่สำคัญหลายประการ รวมถึงความละเอียดเชิงพื้นที่ค่อนข้างต่ำ และเวลาในการรับและสร้างภาพที่ช้า^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

เพื่อเอาชนะข้อจำกัดเหล่านี้ มีการเสนอการปรับปรุงหลายประการในกระบวนการสร้างภาพ ซึ่งรวมถึงความก้าวหน้าในกลยุทธ์การได้มาซึ่งข้อมูล^{[ 5 ]}เทคนิคการประมวลผลสัญญาณ^{[ 6 ]}และอัลกอริธึมการสร้างภาพใหม่^{[ 7 ]}

DOT แบบดั้งเดิมประสบปัญหาภาพเสื่อมคุณภาพเนื่องจากเนื้อเยื่อทางชีวภาพมีการกระเจิงสูง ซึ่งส่งผลให้ความคมชัดและการระบุตำแหน่งเชิงลึกไม่ดี Confocal Time-of-Flight Diffuse Optical Tomography (TOF-DOT) แก้ปัญหานี้ได้โดยใช้การตรวจจับแบบกำหนดเวลาเพื่อรวบรวมโฟตอนที่มาถึงก่อนซึ่งเดินทางผ่านเนื้อเยื่อโดยตรงมากขึ้น ซึ่งจะช่วยลดอิทธิพลของโฟตอนที่กระเจิงหลายครั้งและปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน^{[ 6 ]}

วิธี TOF-DOT จึงช่วยเพิ่มความละเอียดและความคมชัดของภาพ ทำให้ภาพที่สร้างขึ้นใหม่มีความชัดเจนมากขึ้น ทั้งการจำลองและการศึกษาเชิงทดลองบนแบบจำลองเนื้อเยื่อแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพการสร้างภาพที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับวิธี DOT แบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตาม เทคนิคนี้ยังไม่ได้รับการตรวจสอบในร่างกาย^{[ 6 ]}

• การถ่ายภาพด้วยแสง
• การตรวจเต้านมด้วยเลเซอร์โดยใช้เครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์
• การตรวจเต้านมด้วยแสงแบบกระจาย
• การถ่ายภาพด้วยแสงแบบแพร่กระจายในประสาทวิทยาศาสตร์
• ช่วงคลื่นอินฟราเรดใกล้ในเนื้อเยื่อชีวภาพ
• สมการการถ่ายเทรังสีและทฤษฎีการแพร่สำหรับการขนส่งโฟตอนในเนื้อเยื่อชีวภาพ
• ทัศนศาสตร์แบบกระจายในโดเมนเวลา