Effect of incident light intensity and source detector separation on photon migration depth in turbid media

Abstract

Işığın doku içinde yayılımını kullanan tıbbi görüntüleme tekniklerinin (DOT,NIRS) önemli sorunlarından biri ışığın aldığı yolun ve ne kadar derine indiğinin tamolarak bilinememesidir. Biz burada daha derinlerden bilgi almanın ışığın gücü ve alıcıkaynak mesafesi ile ilgili olduğu hipotezini araştırdık. Hipotez, PMI Toolbox (fotondifüzyon yaklaşımını sonlu-elemanlar yöntemiyle çözen algoritmalar bütünü)yardımıyla sayısal olarak ve deneysel olarak test edildi. Giren ışık gücünü arttırmakdoğrusal olarak alınan ışığı artırır, daha önemlisi bunun foton yoğunluğunun dağılımınaetkileri ortamın derinliği azaltılarak görülebilir. Simülasyonlar ve deneyler gösterdi kiyarı-uzay geometride farklı mesafedeki alıcı kaynak çiftlerinin dağılan fotonlarınınfarklı, muhtemel göç yolu derinliği olması prensibi kullanılarak, üstteki katmandandaha yüksek soğurma özelliklerine sahip bir katmanı fark etmek ve derinliğinibelirlemek mümkün. Ayrıca gösterildi ki giren ışığın gücü artırılarak gerçekleştirilenfoton yoğunluğu dağılımındaki değişimin bu çıkarıma görünen bir katkısı yoktur.

Diffuse optical tomography (DOT) and near-infrared spectroscopy (NIRS) aretechniques that suffer from an uncertainty of photon migration pathlength which isimportant for information of the tissue depth that is probed. We have investigated thehypothesis that probing depth is a function of the incident light power and source-detector distance. The hypothesis is tested both numerically by Photon MigrationImaging (PMI) Toolbox (finite-element model diffusion approximation to the radiativetransfer equation) and experimentally using continuous wave coherent light. Increasingthe light power simultaneously increases the measured photon fluence, moreimportantly its effects on distribution of photon density can be seen by formingperturbations in the media. Simulations and experiments showed that it is possible todetect the presence of a layer with a higher absorption coefficient than the upper layerand its depth using the fact that different source-detector pairs? diffuse photons havedifferent depths of most probable path of migration. We also showed that a change inthe photon distribution with increasing intensity of incident light has no virtualcontribution to this derivation.