Abstract

We demonstrate that tissue structure, birefringence, and blood flow can be imaged simultaneously by use of techniques of polarization-sensitive optical coherence tomography and phase-resolved optical Doppler tomography. An efficient data-acquisition procedure is implemented that optimizes the concurrent processing and display of all three image types. Images of in vivo human skin acquired with a high-speed fiber-based system are presented.

© 2002 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. 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).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. W. Drexler, U. Morgner, F. X. Kärtner, C. Pitris, S. A. Boppart, X. D. Li, E. P. Ippen, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 24, 1221 (1999).
    [CrossRef]
  3. J. F. de Boer, T. E. Milner, and J. S. Nelson, Opt. Lett. 24, 300 (1999).
    [CrossRef]
  4. S. Jiao and L. V. Wang, Opt. Lett. 27, 101 (2002).
    [CrossRef]
  5. J. F. de Boer, T. E. Milner, M. J. C. van Gemert, and J. S. Nelson, Opt. Lett. 22, 934 (1997).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. C. E. Saxer, J. F. de Boer, B. H. Park, Y. Zhao, Z. Chen, and J. S. Nelson, Opt. Lett. 25, 1355 (2000).
    [CrossRef]
  7. J. E. Roth, J. A. Kozak, S. Yazdanfar, A. M. Rollins, and J. A. Izatt, Opt. Lett. 26, 1069 (2001).
    [CrossRef]
  8. 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).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. J. A. Izatt, M. D. Kulkarni, S. Yazdanfar, J. K. Barton, and A. J. Welch, Opt. Lett. 22, 1439 (1997).
    [CrossRef]
  10. Y. Zhao, Z. Chen, C. Saxer, S. Xiang, J. F. de Boer, and J. S. Nelson, Opt. Lett. 25, 114 (2000).
    [CrossRef]
  11. Y. Zhao, Z. Chen, C. Saxer, Q. Shen, S. Xiang, J. F. de Boer, and J. S. Nelson, Opt. Lett. 25, 1358 (2000).
    [CrossRef]
  12. V. Westphal, S. Yazdanfar, A. M. Rollins, and J. A. Izatt, Opt. Lett. 27, 34 (2002).
    [CrossRef]
  13. B. H. Park, C. Saxer, S. M. Srinivas, J. S. Nelson, and J. F. de Boer, J. Biomed. Opt. 6, 474 (2001).
    [CrossRef] [PubMed]
  14. B. E. Bouma and G. J. Tearney, Opt. Lett. 24, 531 (1999).
    [CrossRef]
  15. A. M. Rollins and J. A. Izatt, Opt. Lett. 24, 1484 (1999).
    [CrossRef]
  16. G. J. Tearney, B. E. Bouma, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 22, 1181 (1997).
    [CrossRef]
  17. R. Tripathi, N. Nassif, J. S. Nelson, B. H. Park, and J. F. de Boer, Opt. Lett. 27, 406 (2002).
    [CrossRef]
  18. J. F. de Boer, C. E. Saxer, and J. S. Nelson, Appl. Opt. 40, 5787 (2001).
    [CrossRef]

2002 (3)

2001 (3)

2000 (3)

1999 (4)

1997 (4)

1991 (1)

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).
[CrossRef] [PubMed]

Barton, J. K.

Boppart, S. A.

Bouma, B. E.

B. E. Bouma and G. J. Tearney, Opt. Lett. 24, 531 (1999).
[CrossRef]

G. J. Tearney, B. E. Bouma, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 22, 1181 (1997).
[CrossRef]

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).
[CrossRef] [PubMed]

Chen, Z.

de Boer, J. F.

Drexler, W.

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).
[CrossRef] [PubMed]

Fujimoto, J. G.

W. Drexler, U. Morgner, F. X. Kärtner, C. Pitris, S. A. Boppart, X. D. Li, E. P. Ippen, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 24, 1221 (1999).
[CrossRef]

G. J. Tearney, B. E. Bouma, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 22, 1181 (1997).
[CrossRef]

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).
[CrossRef] [PubMed]

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).
[CrossRef] [PubMed]

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).
[CrossRef] [PubMed]

Huang, D.

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).
[CrossRef] [PubMed]

Ippen, E. P.

Izatt, J. A.

Jiao, S.

Kärtner, F. X.

Kozak, J. A.

Kulkarni, M. D.

Li, X. D.

Lin, C. P.

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).
[CrossRef] [PubMed]

Malekafzali, A.

Milner, T. E.

Morgner, U.

Nassif, N.

Nelson, J. S.

Park, B. H.

Pitris, C.

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).
[CrossRef] [PubMed]

Rollins, A. M.

Roth, J. E.

Saxer, C.

Saxer, C. E.

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).
[CrossRef] [PubMed]

Shen, Q.

Srinivas, S.

Srinivas, S. M.

B. H. Park, C. Saxer, S. M. Srinivas, J. S. Nelson, and J. F. de Boer, J. Biomed. Opt. 6, 474 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

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).
[CrossRef] [PubMed]

Swanson, E. 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).
[CrossRef] [PubMed]

Tearney, G. J.

B. E. Bouma and G. J. Tearney, Opt. Lett. 24, 531 (1999).
[CrossRef]

G. J. Tearney, B. E. Bouma, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 22, 1181 (1997).
[CrossRef]

Tripathi, R.

van Gemert, M. J. C.

Wang, L. V.

Wang, X.

Welch, A. J.

Westphal, V.

Xiang, S.

Yazdanfar, S.

Zhao, Y.

Appl. Opt. (1)

J. Biomed. Opt. (1)

B. H. Park, C. Saxer, S. M. Srinivas, J. S. Nelson, and J. F. de Boer, J. Biomed. Opt. 6, 474 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Lett. (15)

B. E. Bouma and G. J. Tearney, Opt. Lett. 24, 531 (1999).
[CrossRef]

A. M. Rollins and J. A. Izatt, Opt. Lett. 24, 1484 (1999).
[CrossRef]

G. J. Tearney, B. E. Bouma, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 22, 1181 (1997).
[CrossRef]

R. Tripathi, N. Nassif, J. S. Nelson, B. H. Park, and J. F. de Boer, Opt. Lett. 27, 406 (2002).
[CrossRef]

W. Drexler, U. Morgner, F. X. Kärtner, C. Pitris, S. A. Boppart, X. D. Li, E. P. Ippen, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 24, 1221 (1999).
[CrossRef]

J. F. de Boer, T. E. Milner, and J. S. Nelson, Opt. Lett. 24, 300 (1999).
[CrossRef]

S. Jiao and L. V. Wang, Opt. Lett. 27, 101 (2002).
[CrossRef]

J. F. de Boer, T. E. Milner, M. J. C. van Gemert, and J. S. Nelson, Opt. Lett. 22, 934 (1997).
[CrossRef] [PubMed]

C. E. Saxer, J. F. de Boer, B. H. Park, Y. Zhao, Z. Chen, and J. S. Nelson, Opt. Lett. 25, 1355 (2000).
[CrossRef]

J. E. Roth, J. A. Kozak, S. Yazdanfar, A. M. Rollins, and J. A. Izatt, Opt. Lett. 26, 1069 (2001).
[CrossRef]

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).
[CrossRef] [PubMed]

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

Y. Zhao, Z. Chen, C. Saxer, S. Xiang, J. F. de Boer, and J. S. Nelson, Opt. Lett. 25, 114 (2000).
[CrossRef]

Y. Zhao, Z. Chen, C. Saxer, Q. Shen, S. Xiang, J. F. de Boer, and J. S. Nelson, Opt. Lett. 25, 1358 (2000).
[CrossRef]

V. Westphal, S. Yazdanfar, A. M. Rollins, and J. A. Izatt, Opt. Lett. 27, 34 (2002).
[CrossRef]

Science (1)

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).
[CrossRef] [PubMed]

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.


Figures (3)

Fig. 1
Fig. 1

Schematic diagram of the fiber-based OCT system: Pol, polarizer; PCs, passive polarization controllers; P. Mod, electro-optic polarization modulator; OC, optical circulator; FPB, all-fiber polarizing beam splitter; HP, scanning handpiece; PD, fiber-pigtailed photodiodes.

Fig. 2
Fig. 2

Phase-resolved flow image from the inside surface of a human finger, demonstrating the effect of correction in data processing for phase instability. The image is 1.2 mm×1.2 mm, uncorrected on the left, corrected on the right. For details of these corrections, see text.

Fig. 3
Fig. 3

Single frame from a movie sequence demonstrating simultaneous in vivo imaging of structure, birefringence, and flow at the inner surface of a human lip. Upper left, structural image; upper right, phase map; lower left, phase variance; lower right, Doppler shift. Each image is 2.5 mm×1.2 mm, with all data acquired in 1 s.

Equations (2)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

fzexp-iω0z=Ffω-qδq-ω0dq=Ffω-ω0,
ϕH,Vz=arctansinH,VzcosH,Vz.

Metrics