Abstract

In order to improve the performance of reflectance diffuse optical imaging (rDOI), a novel polynomial geometry (PG) of optical fibers arrangement is proposed. Polynomial geometry is based on the hexagonal geometry (HG) and multicentered double-density (MD) mode. The overlapping sensitivity matrix, area ratio (AR), reconstruction image, two-absorber model, and contrast-to-noise ratio (CNR) in different depths are used to evaluate the performance of PG. The other three geometries including HG, rectangular geometry (RG), and MD mode are also compared with PG. The deformation of the reconstruction images is evaluted by circular ratio (CR). The results prove that the proposed PG has high performance and minimum deformation in quality of reconstruction image in rDOI.

© 2009 Chinese Optics Letters

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. G. Themelis, H. D'Arceuil, S. G. Diamond, S. Thaker, T. J. Huppert, D. A. Boas, and M. A. Franceschini, J. Biomed. Opt. 12, 014033 (2007).
  2. J. Selb, D. K. Joseph, and D. A. Boas, J. Biomed. Opt. 11, 044008 (2006).
  3. N. Cao and A. Nehorai, Opt. Express 15, 896 (2007).
  4. P. K. Yalavarthy, B. W. Pogue, H. Dehghani, and K. D. Paulsen, Med. Phys. 34, 2085 (2007).
  5. J. P. Culver, A. M. Siegel, J. J. Stott, and D. A. Boas, Opt. Lett. 28, 2061 (2003).
  6. L. Dai, Z. Qian, K. Li, T. Yang, and H. Wang, J. Biomed. Opt. 13, 044003 (2008).
  7. S. Chen, F. Feng, P. Li, S. L. Jacques, S. Zeng, and Q. Luo, J. Biomed. Opt. 11, 034002 (2006).
  8. A. P. Gibson, T. Austin, N. L. Everdell, M. Schweiger, S. R. Arridge, J. H. Meek, J. S. Wyatt, D. T. Delpy, and J. C. Hebden, NeuroImage 30, 521 (2006).
  9. E. L. Heffer and S. Fantini, Appl. Opt. 41, 3827 (2002).
  10. C. Zhu, G. M. Palmer, T. M. Breslin, J. Harter, and N. Ramanujam, Lasers in Surgery and Medicine 38, 714 (2006).
  11. T. Vaithianathan, I. D. C. Tullis, N. Everdell, T. Leung, A. Gibson, J. Meek, and D. T. Delpy, Rev. Sci. Instrum. 75, 3276 (2004).
  12. A. Shirkavand, S. Sarkar, M. Hejazi, L. Ataie-Fashtami, and M. R. Alinaghizadeh, Chin. Opt. Lett. 5, 238 (2007).
  13. J. Wang, G. Wang, and Z. Xu, Chin. Opt. Lett. 6, 530 (2008).
  14. J. Selb, A. M. Dale, and D. A. Boas, Opt. Express 15, 16400 (2007).
  15. G. Ma, J.-F. Delorme, P. Gallant, and D. A. Boas, Appl. Opt. 46, 1686 (2007).
  16. Q. Zhao, L. Ji, and T. Jiang, J. Biomed. Opt. 11, 064019 (2006).
  17. D. A. Boas, A. M. Dale, and M. A. Franceschini, NeuroImage 23, S275 (2004).
  18. D. A. Boas, K. Chen, D. Grebert, and M. A. Franceschini, Opt. Lett. 29, 1506 (2004).
  19. J. P. Culver, V. Ntziachristos, M. J. Holboke, and A. G. Yodh, Opt. Lett. 26, 701 (2001).
  20. T. Yamamoto, A. Maki, T. Kadoya, Y. Tanikawa, Y. Yamada, E. Okada, and H. Koizumi, Phys. Med. Biol.47, 3429 (2002).
  21. Q. Zhao, L. Ji, and T. Jiang, Opt. Express 15, 4018 (2007).
  22. R. J. Gaudette, D. H. Brooks, C. A. DiMarzio, M. E. Kilmer, E. L. Miller, T. Gaudette, and D. A Boas, Phys. Med. Biol. 45, 1051 (2000).
  23. D. A. Boas, J. P. Culver, J. J. Stott, and A. K. Dunn, Opt. Express 10, 159 (2002).
  24. X. Song, B. W. Pogue, S. Jiang, M. M. Doyley, H. Dehghani, T. D. Tosteson, and K. D. Paulsen, Appl. Opt. 43, 1053 (2004).

2008 (2)

L. Dai, Z. Qian, K. Li, T. Yang, and H. Wang, J. Biomed. Opt. 13, 044003 (2008).

J. Wang, G. Wang, and Z. Xu, Chin. Opt. Lett. 6, 530 (2008).

2007 (7)

2006 (5)

J. Selb, D. K. Joseph, and D. A. Boas, J. Biomed. Opt. 11, 044008 (2006).

S. Chen, F. Feng, P. Li, S. L. Jacques, S. Zeng, and Q. Luo, J. Biomed. Opt. 11, 034002 (2006).

A. P. Gibson, T. Austin, N. L. Everdell, M. Schweiger, S. R. Arridge, J. H. Meek, J. S. Wyatt, D. T. Delpy, and J. C. Hebden, NeuroImage 30, 521 (2006).

C. Zhu, G. M. Palmer, T. M. Breslin, J. Harter, and N. Ramanujam, Lasers in Surgery and Medicine 38, 714 (2006).

Q. Zhao, L. Ji, and T. Jiang, J. Biomed. Opt. 11, 064019 (2006).

2004 (4)

D. A. Boas, A. M. Dale, and M. A. Franceschini, NeuroImage 23, S275 (2004).

D. A. Boas, K. Chen, D. Grebert, and M. A. Franceschini, Opt. Lett. 29, 1506 (2004).

T. Vaithianathan, I. D. C. Tullis, N. Everdell, T. Leung, A. Gibson, J. Meek, and D. T. Delpy, Rev. Sci. Instrum. 75, 3276 (2004).

X. Song, B. W. Pogue, S. Jiang, M. M. Doyley, H. Dehghani, T. D. Tosteson, and K. D. Paulsen, Appl. Opt. 43, 1053 (2004).

2003 (1)

2002 (3)

E. L. Heffer and S. Fantini, Appl. Opt. 41, 3827 (2002).

T. Yamamoto, A. Maki, T. Kadoya, Y. Tanikawa, Y. Yamada, E. Okada, and H. Koizumi, Phys. Med. Biol.47, 3429 (2002).

D. A. Boas, J. P. Culver, J. J. Stott, and A. K. Dunn, Opt. Express 10, 159 (2002).

2001 (1)

2000 (1)

R. J. Gaudette, D. H. Brooks, C. A. DiMarzio, M. E. Kilmer, E. L. Miller, T. Gaudette, and D. A Boas, Phys. Med. Biol. 45, 1051 (2000).

Alinaghizadeh, M. R.

Arridge, S. R.

A. P. Gibson, T. Austin, N. L. Everdell, M. Schweiger, S. R. Arridge, J. H. Meek, J. S. Wyatt, D. T. Delpy, and J. C. Hebden, NeuroImage 30, 521 (2006).

Ataie-Fashtami, L.

Austin, T.

A. P. Gibson, T. Austin, N. L. Everdell, M. Schweiger, S. R. Arridge, J. H. Meek, J. S. Wyatt, D. T. Delpy, and J. C. Hebden, NeuroImage 30, 521 (2006).

Boas, D. A

R. J. Gaudette, D. H. Brooks, C. A. DiMarzio, M. E. Kilmer, E. L. Miller, T. Gaudette, and D. A Boas, Phys. Med. Biol. 45, 1051 (2000).

Boas, D. A.

G. Themelis, H. D'Arceuil, S. G. Diamond, S. Thaker, T. J. Huppert, D. A. Boas, and M. A. Franceschini, J. Biomed. Opt. 12, 014033 (2007).

J. Selb, A. M. Dale, and D. A. Boas, Opt. Express 15, 16400 (2007).

G. Ma, J.-F. Delorme, P. Gallant, and D. A. Boas, Appl. Opt. 46, 1686 (2007).

J. Selb, D. K. Joseph, and D. A. Boas, J. Biomed. Opt. 11, 044008 (2006).

D. A. Boas, A. M. Dale, and M. A. Franceschini, NeuroImage 23, S275 (2004).

D. A. Boas, K. Chen, D. Grebert, and M. A. Franceschini, Opt. Lett. 29, 1506 (2004).

J. P. Culver, A. M. Siegel, J. J. Stott, and D. A. Boas, Opt. Lett. 28, 2061 (2003).

D. A. Boas, J. P. Culver, J. J. Stott, and A. K. Dunn, Opt. Express 10, 159 (2002).

Breslin, T. M.

C. Zhu, G. M. Palmer, T. M. Breslin, J. Harter, and N. Ramanujam, Lasers in Surgery and Medicine 38, 714 (2006).

Brooks, D. H.

R. J. Gaudette, D. H. Brooks, C. A. DiMarzio, M. E. Kilmer, E. L. Miller, T. Gaudette, and D. A Boas, Phys. Med. Biol. 45, 1051 (2000).

Cao, N.

Chen, K.

Chen, S.

S. Chen, F. Feng, P. Li, S. L. Jacques, S. Zeng, and Q. Luo, J. Biomed. Opt. 11, 034002 (2006).

Culver, J. P.

Dai, L.

L. Dai, Z. Qian, K. Li, T. Yang, and H. Wang, J. Biomed. Opt. 13, 044003 (2008).

Dale, A. M.

J. Selb, A. M. Dale, and D. A. Boas, Opt. Express 15, 16400 (2007).

D. A. Boas, A. M. Dale, and M. A. Franceschini, NeuroImage 23, S275 (2004).

D'Arceuil, H.

G. Themelis, H. D'Arceuil, S. G. Diamond, S. Thaker, T. J. Huppert, D. A. Boas, and M. A. Franceschini, J. Biomed. Opt. 12, 014033 (2007).

Dehghani, H.

P. K. Yalavarthy, B. W. Pogue, H. Dehghani, and K. D. Paulsen, Med. Phys. 34, 2085 (2007).

X. Song, B. W. Pogue, S. Jiang, M. M. Doyley, H. Dehghani, T. D. Tosteson, and K. D. Paulsen, Appl. Opt. 43, 1053 (2004).

Delorme, J.-F.

Delpy, D. T.

A. P. Gibson, T. Austin, N. L. Everdell, M. Schweiger, S. R. Arridge, J. H. Meek, J. S. Wyatt, D. T. Delpy, and J. C. Hebden, NeuroImage 30, 521 (2006).

T. Vaithianathan, I. D. C. Tullis, N. Everdell, T. Leung, A. Gibson, J. Meek, and D. T. Delpy, Rev. Sci. Instrum. 75, 3276 (2004).

Diamond, S. G.

G. Themelis, H. D'Arceuil, S. G. Diamond, S. Thaker, T. J. Huppert, D. A. Boas, and M. A. Franceschini, J. Biomed. Opt. 12, 014033 (2007).

DiMarzio, C. A.

R. J. Gaudette, D. H. Brooks, C. A. DiMarzio, M. E. Kilmer, E. L. Miller, T. Gaudette, and D. A Boas, Phys. Med. Biol. 45, 1051 (2000).

Doyley, M. M.

Dunn, A. K.

Everdell, N.

T. Vaithianathan, I. D. C. Tullis, N. Everdell, T. Leung, A. Gibson, J. Meek, and D. T. Delpy, Rev. Sci. Instrum. 75, 3276 (2004).

Everdell, N. L.

A. P. Gibson, T. Austin, N. L. Everdell, M. Schweiger, S. R. Arridge, J. H. Meek, J. S. Wyatt, D. T. Delpy, and J. C. Hebden, NeuroImage 30, 521 (2006).

Fantini, S.

Feng, F.

S. Chen, F. Feng, P. Li, S. L. Jacques, S. Zeng, and Q. Luo, J. Biomed. Opt. 11, 034002 (2006).

Franceschini, M. A.

G. Themelis, H. D'Arceuil, S. G. Diamond, S. Thaker, T. J. Huppert, D. A. Boas, and M. A. Franceschini, J. Biomed. Opt. 12, 014033 (2007).

D. A. Boas, A. M. Dale, and M. A. Franceschini, NeuroImage 23, S275 (2004).

D. A. Boas, K. Chen, D. Grebert, and M. A. Franceschini, Opt. Lett. 29, 1506 (2004).

Gallant, P.

Gaudette, R. J.

R. J. Gaudette, D. H. Brooks, C. A. DiMarzio, M. E. Kilmer, E. L. Miller, T. Gaudette, and D. A Boas, Phys. Med. Biol. 45, 1051 (2000).

Gaudette, T.

R. J. Gaudette, D. H. Brooks, C. A. DiMarzio, M. E. Kilmer, E. L. Miller, T. Gaudette, and D. A Boas, Phys. Med. Biol. 45, 1051 (2000).

Gibson, A.

T. Vaithianathan, I. D. C. Tullis, N. Everdell, T. Leung, A. Gibson, J. Meek, and D. T. Delpy, Rev. Sci. Instrum. 75, 3276 (2004).

Gibson, A. P.

A. P. Gibson, T. Austin, N. L. Everdell, M. Schweiger, S. R. Arridge, J. H. Meek, J. S. Wyatt, D. T. Delpy, and J. C. Hebden, NeuroImage 30, 521 (2006).

Grebert, D.

Harter, J.

C. Zhu, G. M. Palmer, T. M. Breslin, J. Harter, and N. Ramanujam, Lasers in Surgery and Medicine 38, 714 (2006).

Hebden, J. C.

A. P. Gibson, T. Austin, N. L. Everdell, M. Schweiger, S. R. Arridge, J. H. Meek, J. S. Wyatt, D. T. Delpy, and J. C. Hebden, NeuroImage 30, 521 (2006).

Heffer, E. L.

Hejazi, M.

Holboke, M. J.

Huppert, T. J.

G. Themelis, H. D'Arceuil, S. G. Diamond, S. Thaker, T. J. Huppert, D. A. Boas, and M. A. Franceschini, J. Biomed. Opt. 12, 014033 (2007).

Jacques, S. L.

S. Chen, F. Feng, P. Li, S. L. Jacques, S. Zeng, and Q. Luo, J. Biomed. Opt. 11, 034002 (2006).

Ji, L.

Q. Zhao, L. Ji, and T. Jiang, Opt. Express 15, 4018 (2007).

Q. Zhao, L. Ji, and T. Jiang, J. Biomed. Opt. 11, 064019 (2006).

Jiang, S.

Jiang, T.

Q. Zhao, L. Ji, and T. Jiang, Opt. Express 15, 4018 (2007).

Q. Zhao, L. Ji, and T. Jiang, J. Biomed. Opt. 11, 064019 (2006).

Joseph, D. K.

J. Selb, D. K. Joseph, and D. A. Boas, J. Biomed. Opt. 11, 044008 (2006).

Kadoya, T.

T. Yamamoto, A. Maki, T. Kadoya, Y. Tanikawa, Y. Yamada, E. Okada, and H. Koizumi, Phys. Med. Biol.47, 3429 (2002).

Kilmer, M. E.

R. J. Gaudette, D. H. Brooks, C. A. DiMarzio, M. E. Kilmer, E. L. Miller, T. Gaudette, and D. A Boas, Phys. Med. Biol. 45, 1051 (2000).

Koizumi, H.

T. Yamamoto, A. Maki, T. Kadoya, Y. Tanikawa, Y. Yamada, E. Okada, and H. Koizumi, Phys. Med. Biol.47, 3429 (2002).

Leung, T.

T. Vaithianathan, I. D. C. Tullis, N. Everdell, T. Leung, A. Gibson, J. Meek, and D. T. Delpy, Rev. Sci. Instrum. 75, 3276 (2004).

Li, K.

L. Dai, Z. Qian, K. Li, T. Yang, and H. Wang, J. Biomed. Opt. 13, 044003 (2008).

Li, P.

S. Chen, F. Feng, P. Li, S. L. Jacques, S. Zeng, and Q. Luo, J. Biomed. Opt. 11, 034002 (2006).

Luo, Q.

S. Chen, F. Feng, P. Li, S. L. Jacques, S. Zeng, and Q. Luo, J. Biomed. Opt. 11, 034002 (2006).

Ma, G.

Maki, A.

T. Yamamoto, A. Maki, T. Kadoya, Y. Tanikawa, Y. Yamada, E. Okada, and H. Koizumi, Phys. Med. Biol.47, 3429 (2002).

Meek, J.

T. Vaithianathan, I. D. C. Tullis, N. Everdell, T. Leung, A. Gibson, J. Meek, and D. T. Delpy, Rev. Sci. Instrum. 75, 3276 (2004).

Meek, J. H.

A. P. Gibson, T. Austin, N. L. Everdell, M. Schweiger, S. R. Arridge, J. H. Meek, J. S. Wyatt, D. T. Delpy, and J. C. Hebden, NeuroImage 30, 521 (2006).

Miller, E. L.

R. J. Gaudette, D. H. Brooks, C. A. DiMarzio, M. E. Kilmer, E. L. Miller, T. Gaudette, and D. A Boas, Phys. Med. Biol. 45, 1051 (2000).

Nehorai, A.

Ntziachristos, V.

Okada, E.

T. Yamamoto, A. Maki, T. Kadoya, Y. Tanikawa, Y. Yamada, E. Okada, and H. Koizumi, Phys. Med. Biol.47, 3429 (2002).

Palmer, G. M.

C. Zhu, G. M. Palmer, T. M. Breslin, J. Harter, and N. Ramanujam, Lasers in Surgery and Medicine 38, 714 (2006).

Paulsen, K. D.

P. K. Yalavarthy, B. W. Pogue, H. Dehghani, and K. D. Paulsen, Med. Phys. 34, 2085 (2007).

X. Song, B. W. Pogue, S. Jiang, M. M. Doyley, H. Dehghani, T. D. Tosteson, and K. D. Paulsen, Appl. Opt. 43, 1053 (2004).

Pogue, B. W.

P. K. Yalavarthy, B. W. Pogue, H. Dehghani, and K. D. Paulsen, Med. Phys. 34, 2085 (2007).

X. Song, B. W. Pogue, S. Jiang, M. M. Doyley, H. Dehghani, T. D. Tosteson, and K. D. Paulsen, Appl. Opt. 43, 1053 (2004).

Qian, Z.

L. Dai, Z. Qian, K. Li, T. Yang, and H. Wang, J. Biomed. Opt. 13, 044003 (2008).

Ramanujam, N.

C. Zhu, G. M. Palmer, T. M. Breslin, J. Harter, and N. Ramanujam, Lasers in Surgery and Medicine 38, 714 (2006).

Sarkar, S.

Schweiger, M.

A. P. Gibson, T. Austin, N. L. Everdell, M. Schweiger, S. R. Arridge, J. H. Meek, J. S. Wyatt, D. T. Delpy, and J. C. Hebden, NeuroImage 30, 521 (2006).

Selb, J.

J. Selb, A. M. Dale, and D. A. Boas, Opt. Express 15, 16400 (2007).

J. Selb, D. K. Joseph, and D. A. Boas, J. Biomed. Opt. 11, 044008 (2006).

Shirkavand, A.

Siegel, A. M.

Song, X.

Stott, J. J.

Tanikawa, Y.

T. Yamamoto, A. Maki, T. Kadoya, Y. Tanikawa, Y. Yamada, E. Okada, and H. Koizumi, Phys. Med. Biol.47, 3429 (2002).

Thaker, S.

G. Themelis, H. D'Arceuil, S. G. Diamond, S. Thaker, T. J. Huppert, D. A. Boas, and M. A. Franceschini, J. Biomed. Opt. 12, 014033 (2007).

Themelis, G.

G. Themelis, H. D'Arceuil, S. G. Diamond, S. Thaker, T. J. Huppert, D. A. Boas, and M. A. Franceschini, J. Biomed. Opt. 12, 014033 (2007).

Tosteson, T. D.

Tullis, I. D. C.

T. Vaithianathan, I. D. C. Tullis, N. Everdell, T. Leung, A. Gibson, J. Meek, and D. T. Delpy, Rev. Sci. Instrum. 75, 3276 (2004).

Vaithianathan, T.

T. Vaithianathan, I. D. C. Tullis, N. Everdell, T. Leung, A. Gibson, J. Meek, and D. T. Delpy, Rev. Sci. Instrum. 75, 3276 (2004).

Wang, G.

Wang, H.

L. Dai, Z. Qian, K. Li, T. Yang, and H. Wang, J. Biomed. Opt. 13, 044003 (2008).

Wang, J.

Wyatt, J. S.

A. P. Gibson, T. Austin, N. L. Everdell, M. Schweiger, S. R. Arridge, J. H. Meek, J. S. Wyatt, D. T. Delpy, and J. C. Hebden, NeuroImage 30, 521 (2006).

Xu, Z.

Yalavarthy, P. K.

P. K. Yalavarthy, B. W. Pogue, H. Dehghani, and K. D. Paulsen, Med. Phys. 34, 2085 (2007).

Yamada, Y.

T. Yamamoto, A. Maki, T. Kadoya, Y. Tanikawa, Y. Yamada, E. Okada, and H. Koizumi, Phys. Med. Biol.47, 3429 (2002).

Yamamoto, T.

T. Yamamoto, A. Maki, T. Kadoya, Y. Tanikawa, Y. Yamada, E. Okada, and H. Koizumi, Phys. Med. Biol.47, 3429 (2002).

Yang, T.

L. Dai, Z. Qian, K. Li, T. Yang, and H. Wang, J. Biomed. Opt. 13, 044003 (2008).

Yodh, A. G.

Zeng, S.

S. Chen, F. Feng, P. Li, S. L. Jacques, S. Zeng, and Q. Luo, J. Biomed. Opt. 11, 034002 (2006).

Zhao, Q.

Q. Zhao, L. Ji, and T. Jiang, Opt. Express 15, 4018 (2007).

Q. Zhao, L. Ji, and T. Jiang, J. Biomed. Opt. 11, 064019 (2006).

Zhu, C.

C. Zhu, G. M. Palmer, T. M. Breslin, J. Harter, and N. Ramanujam, Lasers in Surgery and Medicine 38, 714 (2006).

Appl. Opt. (3)

Chin. Opt. Lett. (2)

J. Biomed. Opt. (5)

Q. Zhao, L. Ji, and T. Jiang, J. Biomed. Opt. 11, 064019 (2006).

L. Dai, Z. Qian, K. Li, T. Yang, and H. Wang, J. Biomed. Opt. 13, 044003 (2008).

S. Chen, F. Feng, P. Li, S. L. Jacques, S. Zeng, and Q. Luo, J. Biomed. Opt. 11, 034002 (2006).

G. Themelis, H. D'Arceuil, S. G. Diamond, S. Thaker, T. J. Huppert, D. A. Boas, and M. A. Franceschini, J. Biomed. Opt. 12, 014033 (2007).

J. Selb, D. K. Joseph, and D. A. Boas, J. Biomed. Opt. 11, 044008 (2006).

Lasers in Surgery and Medicine (1)

C. Zhu, G. M. Palmer, T. M. Breslin, J. Harter, and N. Ramanujam, Lasers in Surgery and Medicine 38, 714 (2006).

Med. Phys. (1)

P. K. Yalavarthy, B. W. Pogue, H. Dehghani, and K. D. Paulsen, Med. Phys. 34, 2085 (2007).

NeuroImage (2)

A. P. Gibson, T. Austin, N. L. Everdell, M. Schweiger, S. R. Arridge, J. H. Meek, J. S. Wyatt, D. T. Delpy, and J. C. Hebden, NeuroImage 30, 521 (2006).

D. A. Boas, A. M. Dale, and M. A. Franceschini, NeuroImage 23, S275 (2004).

Opt. Express (4)

Opt. Lett. (3)

Phys. Med. (1)

T. Yamamoto, A. Maki, T. Kadoya, Y. Tanikawa, Y. Yamada, E. Okada, and H. Koizumi, Phys. Med. Biol.47, 3429 (2002).

Phys. Med. Biol. (1)

R. J. Gaudette, D. H. Brooks, C. A. DiMarzio, M. E. Kilmer, E. L. Miller, T. Gaudette, and D. A Boas, Phys. Med. Biol. 45, 1051 (2000).

Rev. Sci. Instrum. (1)

T. Vaithianathan, I. D. C. Tullis, N. Everdell, T. Leung, A. Gibson, J. Meek, and D. T. Delpy, Rev. Sci. Instrum. 75, 3276 (2004).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.