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.