Journals / Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Fen Dergisi / 2019 / Cilt: 14 - Sayı: 2

The Comparison of Reconstruction Algorithms for Diffuse Optical Tomography

Diffüz Optik Tomografi için Yeniden Yapılanma Algoritmalarının Karşılaştırılması

Pages
285–295
Publication Date
2019-11-30
DOI
—
🏛️Bibliographic metadata and full text access for this article are provided via DergiPark.
DergiPark Record ↗
✨

AI Summary & Key Takeaways

AI Insight
⚡ TL;DR(Too Long; Didn't Read)

Beside, images reconstructed by TSVD and TCG have less artifact when compared to images of ART and SIRT.

📌 3 Key Takeaways

🎯
Objective & Hypothesis:Diffuse optical tomography (DOT) utilizes wavelength range of 750-950 nm to map the spatial distribution of the tissue chromophores of breast tissue for cancer diagnosis or follow up prognosis.
📊
Key Findings & Data:DOT allows tomographic reconstructions of tissue optical properties.
💡
Conclusion & Impact:Beside, images reconstructed by TSVD and TCG have less artifact when compared to images of ART and SIRT.
🔬Design:Research Article
📍Scope:Comprehensive Sample
⚙️Variables:Cebirsel geri çatım tekniği · Eşzamanlı cebirsel geri çatım tekniği · Tekil nokta ayrışması

Abstract

Diffuse optical tomography (DOT) utilizes wavelength range of 750-950 nm to map the spatial distribution of the tissue chromophores of breast tissue for cancer diagnosis or follow up prognosis. DOT allows tomographic reconstructions of tissue optical properties. Several reconstruction methods have been developed to minimize artifacts and obtain more realistic tomographic images. In order to compare four different reconstruction algorithms, data acquired from tissue phantoms using a DOT system. Algebraic reconstruction technique (ART), simultaneous iteration reconstruction technique (SIRT), truncated singular value decomposition (TSVD) and truncated conjugate gradient (TCG) techniques have been compared in terms of location of inclusion in the tissue phantoms. It has been shown that images reconstructed by the subspace techniques, TSVD and TCG locating the inclusion position better than the algebraic methods ART and SIRT. Beside, images reconstructed by TSVD and TCG have less artifact when compared to images of ART and SIRT.

Özet

Diffüz optik tomografi (DOT), kanser tanısı veya kanser takibi için meme dokusunun doku kromoforlarının uzaysal dağılımını görüntülemek için 750-950 nm dalga boyu aralığını kullanır. DOT, doku optik özelliklerinin geri çatım teknikleri ile tomografik olarak gösterilmesini sağlar. Görüntülerdeki gürültüleri en aza indirmek ve daha gerçekçi tomografik görüntüler elde etmek için çeşitli geri çatım teknikleri geliştirilmiştir. Dört farklı geri çatım tekniklerini karşılaştırmak için DOT sistemi ile doku fantomu kullanılarak veriler elde edildi. Doku fantomundaki inklüzyonun konumu belirleme açısından Cebirsel geri çatım tekniği (ART), eşzamanlı cebirsel geri çatım tekniği (SIRT), tekil nokta ayrışması (TSVD) ve kesikli eşlenik gradyent (TCG) teknikleri karşılaştırılmıştır. Alt uzay tekniklerinden TSVD ve TCG ile oluşturulan görüntülerdeki inklüzyonun konumu, cebirsel yöntemlerden ART ve SIRT' den daha iyi konumlandırıldığı gösterilmiştir. Ayrıca, TSVD ve TCG tarafından oluşturulan görüntüler, ART ve SIRT ile oluşturulan görüntülere göre daha az gürültü olarak elde edilmiştir.

🔖

Cite This Article

MERCAN, T., SEVİM, G., ÜNCÜ, Y. A., USLU, S., KAZANCI, H. Ö., CANPOLAT, M. (2019). The Comparison of Reconstruction Algorithms for Diffuse Optical Tomography. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Fen Dergisi, Cilt: 14 - Sayı: 2, 285–295. https://ajindex.com/articles/260914

📄 Full Text PDF Viewer

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

References (14)

  1. A. Yodh and B. Chance, "Spectroscopy and imaging with diffusing light," Physics Today, 48, 34-40, 1995
  2. H. B. Jiang, N. V. Iftimia, Y. Xu, J. A. Eggert, L. L. Fajardo, and K. L. Klove, "Near-infrared optical imaging of the breast with model-based reconstruction," Academic Radiology, 9, 186-194, 2002
  3. Z. Yuan, Q. Z. Zhang, E. S. Sobel, and H. B. Jiang, "Image-guided optical spectroscopy in diagnosis of osteoarthritis: a clinical study," Biomedical Optics Express, 1, 74-86, 2010
  4. Z. Yuan, "Combining independent component analysis and Granger causality to investigate brain network dynamics with fNIRS measurements," Biomedical Optics Express, 4, 2629-2643, 2013
  5. R. C. Mesquita, M. A. Franceschini, and D. A. Boas, "Resting state functional connectivity of the whole head with near-infrared spectroscopy," Biomedical Optics Express, 1, 324-336, 2010
  6. D. Lighter, J. Hughes, I. Styles, A. Filer, and H. Dehghani, "Multispectral, non-contact diffuse optical tomography of healthy human finger joints," Biomedical Optics Express, 9, 1445-1460, 2018
  7. V. Ntziachristos, "Fluorescence molecular imaging," Annual Review of Biomedical Engineering, 8, 1-33, 2006
  8. L. Wang, S. L. Jacques, and L. Zheng, "MCML—Monte Carlo modeling of light transport in multi-layered tissues," Computer Methods and Programs in Biomedicine, 47, 131-146, 1995
  9. B. J. Tromberg, Z. Zhang, A. Leproux, T. D. O'Sullivan, A. E. Cerussi, P. M. Carpenter, et al., "Predicting Responses to Neoadjuvant Chemotherapy in Breast Cancer: ACRIN 6691 Trial of Diffuse Optical Spectroscopic Imaging," Cancer Research, 76, 5933-5944, 2016
  10. T. Shimokawa, T. Ishii, Y. Takahashi, S. Sugawara, M.-a. Sato, and O. Yamashita, "Diffuse optical tomography using multi-directional sources and detectors," Biomedical Optics Express, 7, 2623-2640, 2016
  11. S. R. Arridge and M. Schweiger, "A gradient-based optimisation scheme for optical tomography," Optics Express, 2, 213-226, 1998
  12. S. R. Arridge and M. Schweiger, "Image reconstruction in optical tomography," Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences, 352, 717-726, 1997
  13. C. L. Matson, N. Clark, L. McMackin, and J. S. Fender, "Three-dimensional tumor localization in thick tissue with the use of diffuse photon-density waves," Applied Optics, 36, 214-220, 1997
  14. S. B. Colak, D. G. Papaioannou, G. W. tHooft, M. B. vanderMark, H. Schomberg, J. C. J. Paasschens, et al., "Tomographic image reconstructi