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。

通过使用体内人类皮肤中的数字焦点校正，通过结合1维畸变校正和多个方向扫描数据来验证该研究主题方法的原理。通过在狭窄的扫描范围内应用运动校正和在多个方向上结合了一维数字焦点校正和扫描数据的校正，可以纠正由非自愿运动引起的位置偏差，并改善了由于散腹而导致的皮肤内部结构的模糊。已经证实，即使在远离焦点位置（Infocus）的深度下，可以看到良好的内部结构。此外，构建了一个理论模型以纠正3D OCT数据，包括高阶畸变，并实现了基本算法。使用细粒子样品进行验证证实，即使存在高阶畸变，也可以在每个深度上处理3D OCT数据的校正。但是，当包括高阶畸变时，校正参数的估计将成为一个多维优化问题，并且已经确认收敛难度。体内人类视网膜成像，高密度的空间采样和广泛的视角是通过以lissajous模式扫描探针的同时移动扫描位置的[Makita等人，生物均匀的。选择。 Express 13，5212-5230（2022）]。通过将该方法与本科中提出的像差校正方法相结合，可以预期，将实现具有广角视角校正的高分辨率视网膜OCT成像。

项目成果

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
• 期刊: Biomedical Optics Express
• 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

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: S. Makita;L. Zhu;P. Mukherjee;Y.H. Lim;R. Morishita;I.A. El-Sadek;and Y. Yasuno;Pradipta Mukherjee，Shinichi Fukuda，Donny Lukmanto，Toshiharu Yamashita，Kosuke Okada，Shuichi Makita，Ibrahim Abd El-Sadek，Yiheng Lim，Yoshiaki Yasuno
• 通讯作者: Pradipta Mukherjee，Shinichi Fukuda，Donny Lukmanto，Toshiharu Yamashita，Kosuke Okada，Shuichi Makita，Ibrahim Abd El-Sadek，Yiheng Lim，Yoshiaki Yasuno

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-Sadek;and Y. Yasuno
• 通讯作者: and Y. Yasuno

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 G. Abd ElSadek;Yiheng Lim;Shuichi Makita;Univ. of Tsukuba (Japan); Prathan Buranasiri;King Mongkut’s Institute of Technology Ladkrabang (Thailand); Yoshiaki Yasuno;Univ. of Tsukuba (Japan)
• 通讯作者: Univ. of Tsukuba (Japan)

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

• DOI: 10.1364/boe.482199
• 发表时间: 2023-04-01
• 期刊: BIOMEDICAL OPTICS EXPRESS
• 影响因子: 3.4
• 作者: Makita, Shuichi;Miura, Masahiro;Yasuno, Yoshiaki
• 通讯作者: Yasuno, Yoshiaki