Pionir dan Pengembangan Sistem Citra Medis Optik

Dipublikasikan oleh Muhammad Ilham Maulana

22 Maret 2024, 08.57

Sumber: Rohit Bhargava, University of Illinois at Urbana-Champaign

Britton Chance, seorang Ahli Kimia Fisika Amerika, memelopori pencitraan optik medis, yang menggunakan cahaya untuk berbagai keperluan medis. Bidang ini mencakup teknik seperti mikroskop optik, spektroskopi, endoskopi, pemindaian laser oftalmoskopi, pencitraan laser Doppler, dan tomografi koherensi optik. Teknik-teknik ini memanfaatkan cahaya, gelombang elektromagnetik, mirip dengan sinar-X, gelombang mikro, dan gelombang radio.

Sistem pencitraan optik dapat dikategorikan menjadi sistem pencitraan difusif dan balistik. Bonner dkk. mengembangkan model untuk migrasi foton dalam media biologis keruh, yang membantu dalam menafsirkan data dari monitor aliran darah laser Doppler dan dalam merancang protokol untuk eksitasi kromofor jaringan terapeutik.

Diffuse Optical Imaging (DOI)

Diffuse Optical Imaging (DOI) adalah metode pencitraan menggunakan spektroskopi dekat-inframerah (NIRS) atau metode berbasis fluoresensi. DOI digunakan untuk menciptakan model volumetrik 3D dari bahan yang diimajikan disebut tomografi optik difus, sedangkan metode pencitraan 2D diklasifikasikan sebagai topografi optik difus.

Teknik ini memiliki banyak aplikasi dalam neurosains, kedokteran olahraga, pemantauan luka, dan deteksi kanker. Biasanya teknik DOI memantau perubahan konsentrasi hemoglobin teroksigenasi dan deoksigenasi dan juga dapat mengukur status redoks sitokrom. Teknik ini juga dapat disebut sebagai tomografi optik difus (DOT), tomografi optik dekat-inframerah (NIROT), atau tomografi optik difusi fluoresensi (FDOT), tergantung pada penggunaannya.

Dalam neurosains, pengukuran fungsional yang dilakukan menggunakan panjang gelombang NIR, teknik DOI dapat diklasifikasikan sebagai spektroskopi dekat-inframerah fungsional (fNIRS).

Ballistic optical imaging (Foton Optik Ballistik)

Foton Optik Ballistik adalah foton cahaya yang menembus medium penyebaran (keruh) secara lurus. Jika pulsa laser dikirim melalui medium penyebaran seperti kabut atau jaringan tubuh, sebagian besar foton secara acak tersebar atau diserap. Namun, dalam jarak pendek, beberapa foton melewati medium penyebaran secara lurus. Foton koheren ini disebut foton ballistik. Foton yang sedikit tersebar, tetapi masih mempertahankan sebagian koherensinya, disebut sebagai foton ular.

Jika dideteksi dengan efisien, terdapat banyak aplikasi untuk foton ballistik terutama dalam sistem pencitraan medis resolusi tinggi koheren. Pemindai ballistik (menggunakan gerbang waktu ultra cepat) dan tomografi koherensi optik (OCT) (menggunakan prinsip interferometri) adalah dua dari banyak sistem pencitraan populer yang mengandalkan deteksi foton ballistik untuk membuat gambar yang terdifraksi terbatas. Keunggulan dibandingkan dengan modalitas pencitraan yang ada (misalnya, ultrasonografi dan pencitraan resonansi magnetik) adalah bahwa pencitraan ballistik dapat mencapai resolusi yang lebih tinggi dalam urutan 1 hingga 10 mikrometer, namun memiliki kedalaman pencitraan yang terbatas. Selain itu, foton 'kuasi-ballistik' yang lebih tersebar sering diukur juga untuk meningkatkan 'kekuatan' sinyal (yaitu, rasio sinyal terhadap noise).

Karena penurunan eksponensial (dengan jarak) foton ballistik dalam medium penyebaran, seringkali teknik pengolahan gambar diterapkan pada gambar ballistik yang ditangkap secara mentah, untuk merekonstruksi gambar berkualitas tinggi. Modalitas pencitraan ballistik bertujuan untuk menolak foton non-ballistik dan mempertahankan foton ballistik yang membawa informasi yang berguna. Untuk melakukan tugas ini, karakteristik khusus foton ballistik vs foton non-ballistik digunakan, seperti waktu terbang melalui pencitraan bergerbang koheren, kolimasi, propagasi gelombang, dan polarisasi.


Disadur dari: en.wikipedia.org