다채널 동시측정을 적용한 호모다인 주파수영역 확산 광 이미징 시스템의 구현
Implementation of Multi-channel Concurrent Detection Homodyne Frequency-domain Diffuse Optical Imaging System
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초록
본 논문에서는 근적외선(NIR, near-infrared) 영역의 레이저 광원 및 광검출기를 이용한 주파수영역(frequency-domain) 확산 광이미징(DOI, diffuse optical imaging) 시스템을 구현하였다. 검출신호의 진폭 및 위상 추출에는 70MHz의 단일 변조주파수를 사용하는 호모다인(homodyne) 검출기법을 적용하였으며, 4개의 검출기를 이용해 동시측정이 가능하도록 시스템을 최적화하였다. 각 검출기들이 서로 다른 결합계수(coupling coefficient)를 가짐으로써 발생하는 진폭 및 위상의 편차를 보정하였다. 본 논문에서제작한 DOI 시스템을 이용하여, 생체조직을 모사한 액체팬텀에 이형성분(anomaly)을 삽입하여 흡수 및 산란 분포에 대한 영상을복원함으로써 이형성분의 위치 및 광학적 특성에 대한 정보를 획득하였으며, 단일 광검출기를 사용하는 순차적인 측정에 의한결과보다 영상복원 성능이 개선되었음을 보였다. 또한, 동일한 액체팬텀에 대해서, 측정위치를 이동해가며 각 단층 슬라이스에대한 흡수계수 및 산란계수 분포영상을 복원함으로써 구현된 시스템을 이용해 단층촬영이 가능함을 보였다.
Abstract
In this paper, we developed a frequency-domain diffuse optical imaging (DOI) system for imaging non-invasively using near-infrared (NIR) light sources and detectors. 70-MHz modulation and a homodyne scheme were adopted. By calibration of the coupling coefficients, concurrent detection measurements by 4 detector sets were optimized. We presented experimental reconstruction images of absorption and scattering coefficients in a liquid phantom, located an anomaly in the phantom and determined its optical properties. The images by the multi-channel concurrent detection were improved over the results by single-channel sequential detection. Tomographic slices of absorption and scattering coefficients in the phantom with an anomaly were also presented.
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