توموگرافی همبستگی پراکندگی کنتراست لکه‌ای فروسرخ نزدیک برای تصویربرداری غیرتماسی از توزیع جریان خون بافتی ۲۰۲۲
Near-infrared Speckle Contrast Diffuse Correlation Tomography for Noncontact Imaging of Tissue Blood Flow Distribution 2022

تصویربرداری از توزیع جریان خون (BF) در بافت‌ها، اطلاعات حیاتی برای تشخیص و نظارت بر درمان بیماری‌های مختلف عروقی فراهم می‌کند. روش نوآورانه توموگرافی همبستگی پراکنش کنتراست لکه‌ای فروسرخ نزدیک (scDCT) توزیع سه‌بعدی کاملی از BF ارائه می‌دهد. این روش در مقایسه با فناوری‌های رقیب، ویژگی‌های پیشرفته بسیاری از جمله تراکم نمونه‌برداری بالا، جمع‌آوری سریع داده‌ها، غیرتهاجمی بودن، غیرتماسی بودن، مقرون‌به‌صرفه بودن، قابلیت حمل و نقل و قابلیت تعمیم به اندازه‌های مختلف سوژه را ارائه می‌دهد. اصول اساسی، ابزار دقیق و الگوریتم‌های تجزیه و تحلیل داده‌ها به تفصیل ارائه شده‌اند. کاربردهای گسترده آن، مانند تصویربرداری از BF مغزی (CBF) در موش‌ها، رات‌ها و خوکچه‌های شیری با نفوذ جمجمه به اعماق مغز، خلاصه شده است. نتایج آزمایش‌های بالینی انسانی با بازیابی توزیع BF در نوزادان نارس (CBF) از طریق دیواره انکوباتور، و بر روی بافت‌های حساس سوختگی و فلپ‌های پوستی ماستکتومی بدون تماس مستقیم دستگاه با بافت، شرح داده شده است. فعالیت‌های پشتیبانی شامل قابلیت یکپارچه برای به دست آوردن اطلاعات انحنای سطح، نقشه‌برداری سریع جریان خون 2 بعدی و بهینه‌سازی از طریق فانتوم‌های بافت‌مانند و شبیه‌سازی‌های کامپیوتری است. این کاربردها و فعالیت‌ها هم توانایی‌ها و محدودیت‌های مورد انتظار scDCT را برای انطباق با تحقیقات پیش‌بالینی/بالینی شخصی، استفاده در محیط‌های محدود (به عنوان مثال، کنار تخت در بخش مراقبت‌های ویژه نوزادان) و استفاده بر روی افراد آسیب‌پذیر و محل‌های اندازه‌گیری برجسته و هم خواننده را راهنمایی می‌کنند.

Imaging of tissue blood flow (BF) distributions provides vital information for the diagnosis and therapeutic monitoring of various vascular diseases. The innovative near-infrared speckle contrast diffuse correlation tomography (scDCT) technique produces full 3D BF distributions. Many advanced features are provided over competing technologies including high sampling density, fast data acquisition, noninvasiveness, noncontact, affordability, portability, and translatability across varied subject sizes. The basic principle, instrumentation, and data analysis algorithms are presented in detail. The extensive applications are summarized such as imaging of cerebral BF (CBF) in mice, rat, and piglet animals with skull penetration into deep brain. Clinical human testing results are described by recovery of BF distributions on preterm infants (CBF) through incubator wall, and on sensitive burn tissues and mastectomy skin flaps without direct device-tissue interactions. Supporting activities outlined include integrated capability for acquiring surface curvature information, rapid 2D blood flow mapping, and optimizations via tissue-like phantoms and computer simulations. These applications and activities both highlight and guide the reader as to the expected abilities and limitations of scDCT for adapting into their own preclinical/clinical research, use in constrained environments (i.e., neonatal intensive care unit bedside), and use on vulnerable subjects and measurement sites.