การถ่ายภาพด้วยแสง

การถ่ายภาพด้วยแสง
ชุดใยแก้วนำแสงสำหรับตรวจหามะเร็งเต้านมด้วยวิธีโทโมกราฟีเชิงแสงแบบกระจาย (Diffuse Optical Tomography)
เมช	D041622

การถ่ายภาพด้วยแสงเป็นรูปแบบหนึ่งของการถ่ายภาพด้วยคอมพิวเตอร์ที่สร้าง แบบจำลองปริมาตร ดิจิทัลของวัตถุโดยการสร้างภาพขึ้นใหม่จากแสงที่ส่งผ่านและกระเจิงผ่านวัตถุ^{[ 1 ]}การถ่ายภาพด้วยแสงส่วนใหญ่ใช้ใน การวิจัย ภาพทางการแพทย์การถ่ายภาพด้วยแสงในอุตสาหกรรมใช้เป็นเซ็นเซอร์วัดความหนาและโครงสร้างภายในของเซมิคอนดักเตอร์^{[ 2 ]}

การถ่ายภาพโทโมกราฟีด้วยแสงอาศัยหลักการที่ว่าวัตถุที่กำลังศึกษานั้นต้องสามารถส่งผ่านแสงได้บางส่วนหรือโปร่งแสง ดังนั้นจึงได้ผลดีที่สุดกับเนื้อเยื่ออ่อนเช่นเนื้อเยื่อ เต้านมและสมอง

โดยทั่วไปแล้ว การลดทอนแสงที่เกิดจากการกระเจิงในระดับสูงจะได้รับการแก้ไขโดยการใช้แหล่งกำเนิดแสงที่มีความเข้มสูง ซึ่งมักจะเป็นแบบพัลส์หรือแบบปรับความเข้ม และเซ็นเซอร์วัดแสงที่มีความไวสูง รวมถึงการใช้ แสง อินฟราเรดที่ความถี่ซึ่งเนื้อเยื่อในร่างกายมีการส่งผ่านแสงได้ดีที่สุด เนื้อเยื่ออ่อนมีการกระเจิงสูงแต่ดูดซับแสงได้น้อยในย่านอินฟราเรดใกล้และย่านสีแดงของสเปกตรัม ดังนั้นช่วงความยาวคลื่นนี้จึงเป็นช่วงที่นิยมใช้กัน

ในการถ่ายภาพรังสีเอกซ์แบบกระจายแสงอินฟราเรดใกล้ (DOT) โฟตอนแบบกระจาย ที่ส่งผ่าน จะถูกรวบรวม และใช้สมการการแพร่กระจาย เพื่อสร้างภาพขึ้นใหม่จากโฟตอนเหล่านั้น ^{[ 3 ]}

รูปแบบหนึ่งของโทโมกราฟีเชิงแสงใช้การสุ่มตัวอย่างเวลาบินเชิงแสงเพื่อพยายามแยกแยะแสงที่ส่งผ่านออกจากแสงที่กระเจิง^{[ 4 ]}แนวคิดนี้ถูกนำไปใช้ในระบบทางวิชาการและเชิงพาณิชย์หลายระบบสำหรับการถ่ายภาพมะเร็งเต้านมและการวัดสมอง กุญแจสำคัญในการแยกการดูดซับออกจากการกระเจิงคือการใช้ข้อมูลแบบเวลาหรือโดเมนความถี่ ซึ่งจะจับคู่กับการประมาณตามทฤษฎีการแพร่กระจายของแสงผ่านเนื้อเยื่อ การวัดเวลาบินหรือการเปลี่ยนเฟสในโดเมนความถี่มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการแยกการดูดซับออกจากการกระเจิงด้วยความแม่นยำที่เหมาะสม

ในเทคนิคการสร้างภาพสามมิติด้วยโมเลกุลเรืองแสงสัญญาณเรืองแสงที่ส่งผ่านเนื้อเยื่อจะถูกปรับให้เป็นมาตรฐานโดยสัญญาณกระตุ้นที่ส่งผ่านเนื้อเยื่อ ดังนั้นระบบการสร้างภาพสามมิติด้วยโมเลกุลเรืองแสงจำนวนมากจึงไม่จำเป็นต้องใช้ข้อมูลแบบเวลาหรือแบบความถี่ แม้ว่าการวิจัยในด้านนี้ยังคงดำเนินอยู่ก็ตาม เนื่องจากแอปพลิเคชันของโมเลกุลเรืองแสงในมนุษย์ค่อนข้างจำกัด งานวิจัยส่วนใหญ่ในด้านการสร้างภาพสามมิติด้วยโมเลกุลเรืองแสงจึงอยู่ในขอบเขตของการวิจัยมะเร็งในระดับก่อนคลินิก ทั้งระบบเชิงพาณิชย์และการวิจัยทางวิชาการได้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพในการติดตามการแสดงออกและการผลิตโปรตีนของเนื้องอก และการติดตามการตอบสนองต่อการรักษา

การถ่ายภาพโทโมกราฟีแบบกระจายคอนโฟคอลใช้เลเซอร์กำลังสูงส่องสว่างตัวอย่างผ่าน ตัวกลาง ที่กระจายแสงตามด้วยการแยกส่วน ด้วย ตัวดำเนินการกระจายแสงที่ปรับเทียบแล้วเพื่อประมาณปริมาตรโดยปราศจากผลกระทบของการกระจายแสง และการประยุกต์ใช้ตัวกรองผกผัน คอนโฟคอลในภายหลัง เพื่อกู้คืนภาพตัวอย่าง^{[ 5 ] [ 6 ]}

เทคนิค Confocal time-of-flight diffuse optical tomographyผสานแนวคิดจากทั้งเทคนิค time-of-flight และ confocal diffuse optical tomography (DOT) เข้าด้วยกัน

• การถ่ายภาพด้วยคลื่นแสงแบบออปติคอล
• การถ่ายภาพเชิงแสงแบบกระจาย
• การตรวจเต้านมด้วยเลเซอร์โดยใช้เครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์

• Haisch, C. (2012). "Optical Tomography". Annual Review of Analytical Chemistry . 5 : 57–77 . Bibcode : 2012ARAC....5...57H . doi : 10.1146/annurev-anchem-062011-143138 . PMID  22524216 .

• การถ่ายภาพตัดขวางด้วยแสงที่อิมพีเรียลคอลเลจ ลอนดอน
• การถ่ายภาพตัดขวางด้วยแสงที่มหาวิทยาลัยคอลเลจ ลอนดอน
• "หน้าอก สาวน้อย และเลือด" - บทความจาก physics.org