Digital aberration correction for in vivo 3D biological high-resolution OCT imaging

活体 3D 生物高分辨率 OCT 成像的数字像差校正

• 批准号: 22K04962
• 负责人: 巻田 修一
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04962/
• 关键词: 光コヒーレンストモグラフィ; デジタルフォーカス補正; 不随意運動; デジタル収差補正

本研究課題のアプローチの主軸である、1次元の収差補正と複数方向の走査データの組わせによる分解能向上について、in vivo ヒト皮膚でのデジタルフォーカス補正による原理検証を行った。狭い走査範囲でのモーション補正と、一次元デジタルフォーカス補正と複数方向の走査データを組み合わせた補正をかけることにより、不随意運動による位置ずれが補正され、デフォーカスによる皮膚内部構造のボケが改善された。ピント位置(インフォーカス)から遠い深さ位置でも微細な内部構造を可視化できることが確認できた。また、高次収差を含めた 3次元 OCT データを補正するための理論モデルを構築し、基本アルゴリズムの実装を行った。微粒子試料を用いた検証により、高次収差が存在する場合でも、3次元 OCT データの補正を各深さ毎に処理することなく達成できることが確認できた。ただし、高次収差を含む場合、補正パラメータの推定は多次元最適化問題となり、収束に難がある場合が確認された。In vivo ヒト網膜イメージングにおいて、プローブ光を Lissajous パターンで走査しつつ走査位置をずらすことで、高密度空間サンプリングと広い画角を達成した [Makita et al., Biomed. Opt. Express 13, 5212-5230 (2022)]。この手法と本課題で提案する収差補正方法の組合わせることで、広い画角で収差補正した高分解能網膜 OCT イメージングを実現することが期待される。

通过结合一维像差校正和多方向扫描数据来提高分辨率的原理是本研究课题方法的主轴，并在人体皮肤上使用体内数字焦点校正进行了验证。通过应用窄扫描范围内的运动校正、一维数字焦点校正以及结合多个方向的扫描数据的校正，校正由不自觉运动引起的位置偏差，并改善由散焦引起的内部皮肤结构的模糊。 。已证实，即使在远离对焦位置的深度位置，也可以可视化微小的内部结构。我们还构建了用于校正包括高阶像差的 3D OCT 数据的理论模型，并实现了基本算法。通过使用微粒样本进行验证，我们确认即使存在高阶像差，也可以在不处理每个深度的情况下实现3D OCT数据的校正。然而，当包含高阶像差时，校正参数的估计变成多维优化问题，并且已证实存在收敛困难的情况。在体内人类视网膜成像中，通过以 Lissajous 模式扫描探测光并移动扫描位置来实现高密度空间采样和宽视角 [Makita et al., Biomed Opt. 13, 5212-5230 ( 2022）]。通过将该方法与本项目提出的像差校正方法相结合，有望实现宽视场像差校正的高分辨率视网膜OCT成像。

项目成果

Improving the estimation accuracy of the scatterer density estimation by accounting for the spatial property of the noise in optical coherence tomography

通过考虑光学相干断层扫描中噪声的空间特性来提高散射体密度估计的估计精度

• 发表时间: 2023
• 作者: Thitiya Seesan; Pradipta Mukherjee; Ibrahim Abd El
• 通讯作者: Ibrahim Abd El

Revealing renal tubular structural metabolism without labeling by functional optical coherence tomography

通过功能光学相干断层扫描无需标记即可揭示肾小管结构代谢

• 发表时间: 2022
• 作者: Pradipta Mukherjee;Shinichi Fukuda;Donny Lukmanto;Toshiharu Yamashita;Kosuke Okada;Shuichi Makita;Ibrahim Abd El;Yiheng Lim;Yoshiaki Yasuno
• 通讯作者: Yoshiaki Yasuno

Extending field-of-view of retinal imaging by optical coherence tomography using convolutional Lissajous and slow scan patterns

使用卷积利萨如和慢扫描模式通过光学相干断层扫描扩展视网膜成像的视野

• DOI: 10.1364/boe.467563
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 3.4
• 作者: Makita Shuichi;Azuma Shinnosuke;Mino Toshihiro;Yamaguchi Tatsuo;Miura Masahiro;Yasuno Yoshiaki
• 通讯作者: Yasuno Yoshiaki

In vivo digital refocusing of optical coherence tomography using Lissajous scan

使用利萨如扫描进行光学相干断层扫描的体内数字重聚焦

• 发表时间: 2022
• 作者: S. Makita; L. Zhu; P. Mukherjee; Y.H. Lim; R. Morishita; I.A. El;Y. Yasuno
• 通讯作者: Y. Yasuno

Synthesizing the degree of polarization uniformity from non-polarization-sensitive optical coherence tomography signals using a neural network

使用神经网络从非偏振敏感光学相干断层扫描信号合成偏振均匀度

• DOI: 10.1364/boe.482199
• 发表时间: 2023
• 影响因子: 3.4
• 作者: Makita Shuichi;Miura Masahiro;Azuma Shinnosuke;Mino Toshihiro;Yasuno Yoshiaki
• 通讯作者: Yasuno Yoshiaki