Abstract

Color Doppler optical coherence tomography (CDOCT) is capable of precise velocity mapping in turbid media. Previous CDOCT systems based on the short-time Fourier transform have been limited to maximum flow velocities of the order of tens of millimeters per second. We describe a technique, based on interference signal demodulation at multiple frequencies, to extend the physiological relevance of CDOCT by increasing the dynamic range of measurable velocities to hundreds of millimeters per second. The physiologically important parameter of shear rate is also derived from CDOCT measurements. The measured flow-velocity profiles and shear-rate distributions correlate very well with theoretical predictions. The multiple demodulation technique, therefore, may be useful to monitor blood flow <i>in vivo</i> and to identify regions with high and low shear rates.

© 1999 Optical Society of America

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. J. A. Izatt, M. D. Kulkarni, S. Yazdanfar, J. K. Barton, and A. J. Welch, Opt. Lett. 22, 1439 (1997).
  2. Z. Chen, T. E. Milner, D. Dave, and J. S. Nelson, Opt. Lett. 22, 64 (1997).
  3. Z. Chen, T. E. Milner, S. Srinivas, X. Wang, A. Malekafzali, M. J. C. van Gemert, and J. S. Nelson, Opt. Lett. 22, 1119 (1997).
  4. S. Yazdanfar, M. D. Kulkarni, and J. A. Izatt, Opt. Exp. 1, 424 (1997), http://epubs.osa.org/opticsexpress.
  5. D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
  6. J. A. Izatt, M. R. Ree, D. Huang, J. G. Fujimoto, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Shuman, and C. Puliafito, Proc. SPIE 1877, 136 (1993).
  7. M. D. Kulkarni, T. G. van Leeuwen, S. Yazdanfar, and J. A. Izatt, Opt. Lett. 23, 1057 (1998).
  8. M. H. Friedman, O. J. Deters, C. B. Bargeron, G. J. M. Hutchins, and F. F. Mark, Arteriosclerosis 60, 161 (1986).
  9. R. Krams, J. J. Wentzel, J. A. F. Oomen, R. Vinke, J. C. H. Schuurbiers, P. J. de Feyter, P. W. Serruys, and C. J. Slager, Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 17, 2061 (1997).
  10. B. D. Kuban and M. H. Friedman, J. Biomech. Eng. 117, 219 (1995).
  11. P. J. Brands, A. P. G. Hoeks, L. Hofstra, and R. S. Reneman, Ultrasound Med. Biol. 21, 171 (1995).
  12. J. A. Izatt, M. D. Kulkarni, H. Wang, K. Kobajashi, and M. V. Sivak, Jr., IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2, 1017 (1996).

1998

1997

S. Yazdanfar, M. D. Kulkarni, and J. A. Izatt, Opt. Exp. 1, 424 (1997), http://epubs.osa.org/opticsexpress.

R. Krams, J. J. Wentzel, J. A. F. Oomen, R. Vinke, J. C. H. Schuurbiers, P. J. de Feyter, P. W. Serruys, and C. J. Slager, Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 17, 2061 (1997).

Z. Chen, T. E. Milner, D. Dave, and J. S. Nelson, Opt. Lett. 22, 64 (1997).

Z. Chen, T. E. Milner, S. Srinivas, X. Wang, A. Malekafzali, M. J. C. van Gemert, and J. S. Nelson, Opt. Lett. 22, 1119 (1997).

J. A. Izatt, M. D. Kulkarni, S. Yazdanfar, J. K. Barton, and A. J. Welch, Opt. Lett. 22, 1439 (1997).

1996

J. A. Izatt, M. D. Kulkarni, H. Wang, K. Kobajashi, and M. V. Sivak, Jr., IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2, 1017 (1996).

1995

B. D. Kuban and M. H. Friedman, J. Biomech. Eng. 117, 219 (1995).

P. J. Brands, A. P. G. Hoeks, L. Hofstra, and R. S. Reneman, Ultrasound Med. Biol. 21, 171 (1995).

1993

J. A. Izatt, M. R. Ree, D. Huang, J. G. Fujimoto, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Shuman, and C. Puliafito, Proc. SPIE 1877, 136 (1993).

1991

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).

1986

M. H. Friedman, O. J. Deters, C. B. Bargeron, G. J. M. Hutchins, and F. F. Mark, Arteriosclerosis 60, 161 (1986).

Bargeron, C. B.

M. H. Friedman, O. J. Deters, C. B. Bargeron, G. J. M. Hutchins, and F. F. Mark, Arteriosclerosis 60, 161 (1986).

Barton, J. K.

Brands, P. J.

P. J. Brands, A. P. G. Hoeks, L. Hofstra, and R. S. Reneman, Ultrasound Med. Biol. 21, 171 (1995).

Chang, W.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).

Chen, Z.

Dave, D.

de Feyter, P. J.

R. Krams, J. J. Wentzel, J. A. F. Oomen, R. Vinke, J. C. H. Schuurbiers, P. J. de Feyter, P. W. Serruys, and C. J. Slager, Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 17, 2061 (1997).

Deters, O. J.

M. H. Friedman, O. J. Deters, C. B. Bargeron, G. J. M. Hutchins, and F. F. Mark, Arteriosclerosis 60, 161 (1986).

Flotte, T.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).

Friedman, M. H.

B. D. Kuban and M. H. Friedman, J. Biomech. Eng. 117, 219 (1995).

M. H. Friedman, O. J. Deters, C. B. Bargeron, G. J. M. Hutchins, and F. F. Mark, Arteriosclerosis 60, 161 (1986).

Fujimoto, J. G.

J. A. Izatt, M. R. Ree, D. Huang, J. G. Fujimoto, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Shuman, and C. Puliafito, Proc. SPIE 1877, 136 (1993).

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).

Gregory, K.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).

Hee, M. R.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).

Hoeks, A. P. G.

P. J. Brands, A. P. G. Hoeks, L. Hofstra, and R. S. Reneman, Ultrasound Med. Biol. 21, 171 (1995).

Hofstra, L.

P. J. Brands, A. P. G. Hoeks, L. Hofstra, and R. S. Reneman, Ultrasound Med. Biol. 21, 171 (1995).

Huang, D.

J. A. Izatt, M. R. Ree, D. Huang, J. G. Fujimoto, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Shuman, and C. Puliafito, Proc. SPIE 1877, 136 (1993).

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).

Hutchins, G. J. M.

M. H. Friedman, O. J. Deters, C. B. Bargeron, G. J. M. Hutchins, and F. F. Mark, Arteriosclerosis 60, 161 (1986).

Izatt, J. A.

M. D. Kulkarni, T. G. van Leeuwen, S. Yazdanfar, and J. A. Izatt, Opt. Lett. 23, 1057 (1998).

J. A. Izatt, M. D. Kulkarni, S. Yazdanfar, J. K. Barton, and A. J. Welch, Opt. Lett. 22, 1439 (1997).

S. Yazdanfar, M. D. Kulkarni, and J. A. Izatt, Opt. Exp. 1, 424 (1997), http://epubs.osa.org/opticsexpress.

J. A. Izatt, M. D. Kulkarni, H. Wang, K. Kobajashi, and M. V. Sivak, Jr., IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2, 1017 (1996).

J. A. Izatt, M. R. Ree, D. Huang, J. G. Fujimoto, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Shuman, and C. Puliafito, Proc. SPIE 1877, 136 (1993).

Kobajashi, K.

J. A. Izatt, M. D. Kulkarni, H. Wang, K. Kobajashi, and M. V. Sivak, Jr., IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2, 1017 (1996).

Krams, R.

R. Krams, J. J. Wentzel, J. A. F. Oomen, R. Vinke, J. C. H. Schuurbiers, P. J. de Feyter, P. W. Serruys, and C. J. Slager, Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 17, 2061 (1997).

Kuban, B. D.

B. D. Kuban and M. H. Friedman, J. Biomech. Eng. 117, 219 (1995).

Kulkarni, M. D.

M. D. Kulkarni, T. G. van Leeuwen, S. Yazdanfar, and J. A. Izatt, Opt. Lett. 23, 1057 (1998).

J. A. Izatt, M. D. Kulkarni, S. Yazdanfar, J. K. Barton, and A. J. Welch, Opt. Lett. 22, 1439 (1997).

S. Yazdanfar, M. D. Kulkarni, and J. A. Izatt, Opt. Exp. 1, 424 (1997), http://epubs.osa.org/opticsexpress.

J. A. Izatt, M. D. Kulkarni, H. Wang, K. Kobajashi, and M. V. Sivak, Jr., IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2, 1017 (1996).

Lin, C. P.

J. A. Izatt, M. R. Ree, D. Huang, J. G. Fujimoto, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Shuman, and C. Puliafito, Proc. SPIE 1877, 136 (1993).

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).

Malekafzali, A.

Mark, F. F.

M. H. Friedman, O. J. Deters, C. B. Bargeron, G. J. M. Hutchins, and F. F. Mark, Arteriosclerosis 60, 161 (1986).

Milner, T. E.

Nelson, J. S.

Oomen, J. A. F.

R. Krams, J. J. Wentzel, J. A. F. Oomen, R. Vinke, J. C. H. Schuurbiers, P. J. de Feyter, P. W. Serruys, and C. J. Slager, Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 17, 2061 (1997).

Puliafito, C.

J. A. Izatt, M. R. Ree, D. Huang, J. G. Fujimoto, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Shuman, and C. Puliafito, Proc. SPIE 1877, 136 (1993).

Puliafito, C. A.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).

Ree, M. R.

J. A. Izatt, M. R. Ree, D. Huang, J. G. Fujimoto, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Shuman, and C. Puliafito, Proc. SPIE 1877, 136 (1993).

Reneman, R. S.

P. J. Brands, A. P. G. Hoeks, L. Hofstra, and R. S. Reneman, Ultrasound Med. Biol. 21, 171 (1995).

Schuman, J. S.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).

Schuurbiers, J. C. H.

R. Krams, J. J. Wentzel, J. A. F. Oomen, R. Vinke, J. C. H. Schuurbiers, P. J. de Feyter, P. W. Serruys, and C. J. Slager, Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 17, 2061 (1997).

Serruys, P. W.

R. Krams, J. J. Wentzel, J. A. F. Oomen, R. Vinke, J. C. H. Schuurbiers, P. J. de Feyter, P. W. Serruys, and C. J. Slager, Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 17, 2061 (1997).

Shuman, J. S.

J. A. Izatt, M. R. Ree, D. Huang, J. G. Fujimoto, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Shuman, and C. Puliafito, Proc. SPIE 1877, 136 (1993).

Sivak, Jr., M. V.

J. A. Izatt, M. D. Kulkarni, H. Wang, K. Kobajashi, and M. V. Sivak, Jr., IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2, 1017 (1996).

Slager, C. J.

R. Krams, J. J. Wentzel, J. A. F. Oomen, R. Vinke, J. C. H. Schuurbiers, P. J. de Feyter, P. W. Serruys, and C. J. Slager, Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 17, 2061 (1997).

Srinivas, S.

Stinson, W. G.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).

Swanson, E. A.

J. A. Izatt, M. R. Ree, D. Huang, J. G. Fujimoto, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Shuman, and C. Puliafito, Proc. SPIE 1877, 136 (1993).

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).

van Gemert, M. J. C.

van Leeuwen, T. G.

Vinke, R.

R. Krams, J. J. Wentzel, J. A. F. Oomen, R. Vinke, J. C. H. Schuurbiers, P. J. de Feyter, P. W. Serruys, and C. J. Slager, Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 17, 2061 (1997).

Wang, H.

J. A. Izatt, M. D. Kulkarni, H. Wang, K. Kobajashi, and M. V. Sivak, Jr., IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2, 1017 (1996).

Wang, X.

Welch, A. J.

Wentzel, J. J.

R. Krams, J. J. Wentzel, J. A. F. Oomen, R. Vinke, J. C. H. Schuurbiers, P. J. de Feyter, P. W. Serruys, and C. J. Slager, Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 17, 2061 (1997).

Yazdanfar, S.

Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol.

R. Krams, J. J. Wentzel, J. A. F. Oomen, R. Vinke, J. C. H. Schuurbiers, P. J. de Feyter, P. W. Serruys, and C. J. Slager, Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 17, 2061 (1997).

Arteriosclerosis

M. H. Friedman, O. J. Deters, C. B. Bargeron, G. J. M. Hutchins, and F. F. Mark, Arteriosclerosis 60, 161 (1986).

IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.

J. A. Izatt, M. D. Kulkarni, H. Wang, K. Kobajashi, and M. V. Sivak, Jr., IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2, 1017 (1996).

J. Biomech. Eng.

B. D. Kuban and M. H. Friedman, J. Biomech. Eng. 117, 219 (1995).

Opt. Exp.

S. Yazdanfar, M. D. Kulkarni, and J. A. Izatt, Opt. Exp. 1, 424 (1997), http://epubs.osa.org/opticsexpress.

Opt. Lett.

Proc. SPIE

J. A. Izatt, M. R. Ree, D. Huang, J. G. Fujimoto, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Shuman, and C. Puliafito, Proc. SPIE 1877, 136 (1993).

Science

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).

Ultrasound Med. Biol.

P. J. Brands, A. P. G. Hoeks, L. Hofstra, and R. S. Reneman, Ultrasound Med. Biol. 21, 171 (1995).

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.


Metrics