Abstract

Raman spectroscopy has been widely used for cancer diagnosis, but conventional forms provide limited depth information. Spatially offset Raman spectroscopy (SORS) can solve the depth issue, but it has only been used to detect hard tissues such as bone. We explore the feasibility of using SORS to discriminate two layers of soft tissue. Measurements were taken with individual source and detector fibers at a number of spatial offsets from samples consisting of various thicknesses of normal human breast tissues overlying breast tumors. Results show that SORS can detect tumors beneath normal tissue, marking, to the best of our knowledge, the first application of SORS for discriminating two layers of soft tissue.

© 2009 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. M. D. Keller, E. M. Kanter, and A. Mahadevan-Jansen, Spectroscopy 21, 33 (2006).
  2. P. Matousek, I. P. Clark, E. R. Draper, M. D. Morris, A. E. Goodship, N. Everall, M. Towrie, W. F. Finney, and A. W. Parker, Appl. Spectrosc. 59, 393 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. P. Matousek, E. R. Draper, A. E. Goodship, I. P. Clark, K. L. Ronayne, and A. W. Parker, Appl. Spectrosc. 60, 758 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. M. V. Schulmerich, K. A. Dooley, M. D. Morris, T. M. Vanasse, and S. A. Goldstein, J. Biomed. Opt. 11, 060502 (2006).
    [CrossRef]
  5. N. A. Macleod, A. Goodship, A. W. Parker, and P. Matousek, Anal. Chem. 80, 8146 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. N. Stone, R. Baker, K. Rogers, A. W. Parker, and P. Matousek, Analyst (Cambridge, U.K.) 132, 899 (2007).
    [CrossRef]
  7. K. C. Horst, M. C. Smitt, D. R. Goffinet, and R. W. Carlson, Clin. Breast Cancer 5, 425 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. N. Cabioglu, K. K. Hunt, A. A. Sahin, H. M. Kuerer, G. V. Babiera, S. E. Singletary, G. J. Whitman, M. I. Ross, F. C. Ames, B. W. Feig, T. A. Buchholz, and F. Meric-Bernstam, Ann. Surg. Oncol. 14, 1458 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. C. M. Krishna, J. Kurien, S. Mathew, L. Rao, K. Maheedhar, K. K. Kumar, and M. Chowdary, Expert. Rev. Mol. Diagn. 8, 149 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. S. K. Majumder, M. D. Keller, M. C. Kelley, F. I. Boulos, and A. Mahadevan-Jansen, J. Biomed. Opt. 13, 054009 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. C. A. Lieber and A. Mahadevan-Jansen, Appl. Spectrosc. 57, 1363 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. S. Srinivasan, M. Schulmerich, J. H. Cole, K. A. Dooley, J. M. Kreider, B. W. Pogue, M. D. Morris, and S. A. Goldstein, Opt. Express 16, 12190 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]

2008

N. A. Macleod, A. Goodship, A. W. Parker, and P. Matousek, Anal. Chem. 80, 8146 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

C. M. Krishna, J. Kurien, S. Mathew, L. Rao, K. Maheedhar, K. K. Kumar, and M. Chowdary, Expert. Rev. Mol. Diagn. 8, 149 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

S. K. Majumder, M. D. Keller, M. C. Kelley, F. I. Boulos, and A. Mahadevan-Jansen, J. Biomed. Opt. 13, 054009 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

S. Srinivasan, M. Schulmerich, J. H. Cole, K. A. Dooley, J. M. Kreider, B. W. Pogue, M. D. Morris, and S. A. Goldstein, Opt. Express 16, 12190 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

2007

N. Cabioglu, K. K. Hunt, A. A. Sahin, H. M. Kuerer, G. V. Babiera, S. E. Singletary, G. J. Whitman, M. I. Ross, F. C. Ames, B. W. Feig, T. A. Buchholz, and F. Meric-Bernstam, Ann. Surg. Oncol. 14, 1458 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

N. Stone, R. Baker, K. Rogers, A. W. Parker, and P. Matousek, Analyst (Cambridge, U.K.) 132, 899 (2007).
[CrossRef]

2006

M. D. Keller, E. M. Kanter, and A. Mahadevan-Jansen, Spectroscopy 21, 33 (2006).

P. Matousek, E. R. Draper, A. E. Goodship, I. P. Clark, K. L. Ronayne, and A. W. Parker, Appl. Spectrosc. 60, 758 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

M. V. Schulmerich, K. A. Dooley, M. D. Morris, T. M. Vanasse, and S. A. Goldstein, J. Biomed. Opt. 11, 060502 (2006).
[CrossRef]

2005

2003

Ames, F. C.

N. Cabioglu, K. K. Hunt, A. A. Sahin, H. M. Kuerer, G. V. Babiera, S. E. Singletary, G. J. Whitman, M. I. Ross, F. C. Ames, B. W. Feig, T. A. Buchholz, and F. Meric-Bernstam, Ann. Surg. Oncol. 14, 1458 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Babiera, G. V.

N. Cabioglu, K. K. Hunt, A. A. Sahin, H. M. Kuerer, G. V. Babiera, S. E. Singletary, G. J. Whitman, M. I. Ross, F. C. Ames, B. W. Feig, T. A. Buchholz, and F. Meric-Bernstam, Ann. Surg. Oncol. 14, 1458 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Baker, R.

N. Stone, R. Baker, K. Rogers, A. W. Parker, and P. Matousek, Analyst (Cambridge, U.K.) 132, 899 (2007).
[CrossRef]

Boulos, F. I.

S. K. Majumder, M. D. Keller, M. C. Kelley, F. I. Boulos, and A. Mahadevan-Jansen, J. Biomed. Opt. 13, 054009 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Buchholz, T. A.

N. Cabioglu, K. K. Hunt, A. A. Sahin, H. M. Kuerer, G. V. Babiera, S. E. Singletary, G. J. Whitman, M. I. Ross, F. C. Ames, B. W. Feig, T. A. Buchholz, and F. Meric-Bernstam, Ann. Surg. Oncol. 14, 1458 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Cabioglu, N.

N. Cabioglu, K. K. Hunt, A. A. Sahin, H. M. Kuerer, G. V. Babiera, S. E. Singletary, G. J. Whitman, M. I. Ross, F. C. Ames, B. W. Feig, T. A. Buchholz, and F. Meric-Bernstam, Ann. Surg. Oncol. 14, 1458 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Carlson, R. W.

K. C. Horst, M. C. Smitt, D. R. Goffinet, and R. W. Carlson, Clin. Breast Cancer 5, 425 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Chowdary, M.

C. M. Krishna, J. Kurien, S. Mathew, L. Rao, K. Maheedhar, K. K. Kumar, and M. Chowdary, Expert. Rev. Mol. Diagn. 8, 149 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Clark, I. P.

Cole, J. H.

Dooley, K. A.

Draper, E. R.

Everall, N.

Feig, B. W.

N. Cabioglu, K. K. Hunt, A. A. Sahin, H. M. Kuerer, G. V. Babiera, S. E. Singletary, G. J. Whitman, M. I. Ross, F. C. Ames, B. W. Feig, T. A. Buchholz, and F. Meric-Bernstam, Ann. Surg. Oncol. 14, 1458 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Finney, W. F.

Goffinet, D. R.

K. C. Horst, M. C. Smitt, D. R. Goffinet, and R. W. Carlson, Clin. Breast Cancer 5, 425 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Goldstein, S. A.

Goodship, A.

N. A. Macleod, A. Goodship, A. W. Parker, and P. Matousek, Anal. Chem. 80, 8146 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Goodship, A. E.

Horst, K. C.

K. C. Horst, M. C. Smitt, D. R. Goffinet, and R. W. Carlson, Clin. Breast Cancer 5, 425 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Hunt, K. K.

N. Cabioglu, K. K. Hunt, A. A. Sahin, H. M. Kuerer, G. V. Babiera, S. E. Singletary, G. J. Whitman, M. I. Ross, F. C. Ames, B. W. Feig, T. A. Buchholz, and F. Meric-Bernstam, Ann. Surg. Oncol. 14, 1458 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Kanter, E. M.

M. D. Keller, E. M. Kanter, and A. Mahadevan-Jansen, Spectroscopy 21, 33 (2006).

Keller, M. D.

S. K. Majumder, M. D. Keller, M. C. Kelley, F. I. Boulos, and A. Mahadevan-Jansen, J. Biomed. Opt. 13, 054009 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

M. D. Keller, E. M. Kanter, and A. Mahadevan-Jansen, Spectroscopy 21, 33 (2006).

Kelley, M. C.

S. K. Majumder, M. D. Keller, M. C. Kelley, F. I. Boulos, and A. Mahadevan-Jansen, J. Biomed. Opt. 13, 054009 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Kreider, J. M.

Krishna, C. M.

C. M. Krishna, J. Kurien, S. Mathew, L. Rao, K. Maheedhar, K. K. Kumar, and M. Chowdary, Expert. Rev. Mol. Diagn. 8, 149 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Kuerer, H. M.

N. Cabioglu, K. K. Hunt, A. A. Sahin, H. M. Kuerer, G. V. Babiera, S. E. Singletary, G. J. Whitman, M. I. Ross, F. C. Ames, B. W. Feig, T. A. Buchholz, and F. Meric-Bernstam, Ann. Surg. Oncol. 14, 1458 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Kumar, K. K.

C. M. Krishna, J. Kurien, S. Mathew, L. Rao, K. Maheedhar, K. K. Kumar, and M. Chowdary, Expert. Rev. Mol. Diagn. 8, 149 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Kurien, J.

C. M. Krishna, J. Kurien, S. Mathew, L. Rao, K. Maheedhar, K. K. Kumar, and M. Chowdary, Expert. Rev. Mol. Diagn. 8, 149 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Lieber, C. A.

Macleod, N. A.

N. A. Macleod, A. Goodship, A. W. Parker, and P. Matousek, Anal. Chem. 80, 8146 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Mahadevan-Jansen, A.

S. K. Majumder, M. D. Keller, M. C. Kelley, F. I. Boulos, and A. Mahadevan-Jansen, J. Biomed. Opt. 13, 054009 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

M. D. Keller, E. M. Kanter, and A. Mahadevan-Jansen, Spectroscopy 21, 33 (2006).

C. A. Lieber and A. Mahadevan-Jansen, Appl. Spectrosc. 57, 1363 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Maheedhar, K.

C. M. Krishna, J. Kurien, S. Mathew, L. Rao, K. Maheedhar, K. K. Kumar, and M. Chowdary, Expert. Rev. Mol. Diagn. 8, 149 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Majumder, S. K.

S. K. Majumder, M. D. Keller, M. C. Kelley, F. I. Boulos, and A. Mahadevan-Jansen, J. Biomed. Opt. 13, 054009 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Mathew, S.

C. M. Krishna, J. Kurien, S. Mathew, L. Rao, K. Maheedhar, K. K. Kumar, and M. Chowdary, Expert. Rev. Mol. Diagn. 8, 149 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Matousek, P.

Meric-Bernstam, F.

N. Cabioglu, K. K. Hunt, A. A. Sahin, H. M. Kuerer, G. V. Babiera, S. E. Singletary, G. J. Whitman, M. I. Ross, F. C. Ames, B. W. Feig, T. A. Buchholz, and F. Meric-Bernstam, Ann. Surg. Oncol. 14, 1458 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Morris, M. D.

Parker, A. W.

Pogue, B. W.

Rao, L.

C. M. Krishna, J. Kurien, S. Mathew, L. Rao, K. Maheedhar, K. K. Kumar, and M. Chowdary, Expert. Rev. Mol. Diagn. 8, 149 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Rogers, K.

N. Stone, R. Baker, K. Rogers, A. W. Parker, and P. Matousek, Analyst (Cambridge, U.K.) 132, 899 (2007).
[CrossRef]

Ronayne, K. L.

Ross, M. I.

N. Cabioglu, K. K. Hunt, A. A. Sahin, H. M. Kuerer, G. V. Babiera, S. E. Singletary, G. J. Whitman, M. I. Ross, F. C. Ames, B. W. Feig, T. A. Buchholz, and F. Meric-Bernstam, Ann. Surg. Oncol. 14, 1458 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Sahin, A. A.

N. Cabioglu, K. K. Hunt, A. A. Sahin, H. M. Kuerer, G. V. Babiera, S. E. Singletary, G. J. Whitman, M. I. Ross, F. C. Ames, B. W. Feig, T. A. Buchholz, and F. Meric-Bernstam, Ann. Surg. Oncol. 14, 1458 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Schulmerich, M.

Schulmerich, M. V.

M. V. Schulmerich, K. A. Dooley, M. D. Morris, T. M. Vanasse, and S. A. Goldstein, J. Biomed. Opt. 11, 060502 (2006).
[CrossRef]

Singletary, S. E.

N. Cabioglu, K. K. Hunt, A. A. Sahin, H. M. Kuerer, G. V. Babiera, S. E. Singletary, G. J. Whitman, M. I. Ross, F. C. Ames, B. W. Feig, T. A. Buchholz, and F. Meric-Bernstam, Ann. Surg. Oncol. 14, 1458 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Smitt, M. C.

K. C. Horst, M. C. Smitt, D. R. Goffinet, and R. W. Carlson, Clin. Breast Cancer 5, 425 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Srinivasan, S.

Stone, N.

N. Stone, R. Baker, K. Rogers, A. W. Parker, and P. Matousek, Analyst (Cambridge, U.K.) 132, 899 (2007).
[CrossRef]

Towrie, M.

Vanasse, T. M.

M. V. Schulmerich, K. A. Dooley, M. D. Morris, T. M. Vanasse, and S. A. Goldstein, J. Biomed. Opt. 11, 060502 (2006).
[CrossRef]

Whitman, G. J.

N. Cabioglu, K. K. Hunt, A. A. Sahin, H. M. Kuerer, G. V. Babiera, S. E. Singletary, G. J. Whitman, M. I. Ross, F. C. Ames, B. W. Feig, T. A. Buchholz, and F. Meric-Bernstam, Ann. Surg. Oncol. 14, 1458 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Anal. Chem.

N. A. Macleod, A. Goodship, A. W. Parker, and P. Matousek, Anal. Chem. 80, 8146 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Analyst (Cambridge, U.K.)

N. Stone, R. Baker, K. Rogers, A. W. Parker, and P. Matousek, Analyst (Cambridge, U.K.) 132, 899 (2007).
[CrossRef]

Ann. Surg. Oncol.

N. Cabioglu, K. K. Hunt, A. A. Sahin, H. M. Kuerer, G. V. Babiera, S. E. Singletary, G. J. Whitman, M. I. Ross, F. C. Ames, B. W. Feig, T. A. Buchholz, and F. Meric-Bernstam, Ann. Surg. Oncol. 14, 1458 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Appl. Spectrosc.

Clin. Breast Cancer

K. C. Horst, M. C. Smitt, D. R. Goffinet, and R. W. Carlson, Clin. Breast Cancer 5, 425 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Expert. Rev. Mol. Diagn.

C. M. Krishna, J. Kurien, S. Mathew, L. Rao, K. Maheedhar, K. K. Kumar, and M. Chowdary, Expert. Rev. Mol. Diagn. 8, 149 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

J. Biomed. Opt.

S. K. Majumder, M. D. Keller, M. C. Kelley, F. I. Boulos, and A. Mahadevan-Jansen, J. Biomed. Opt. 13, 054009 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

M. V. Schulmerich, K. A. Dooley, M. D. Morris, T. M. Vanasse, and S. A. Goldstein, J. Biomed. Opt. 11, 060502 (2006).
[CrossRef]

Opt. Express

Spectroscopy

M. D. Keller, E. M. Kanter, and A. Mahadevan-Jansen, Spectroscopy 21, 33 (2006).

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 (4)

Fig. 1
Fig. 1

Schematic of experimental setup. Normal breast tissue thicknesses of 0.5, 1, and 2 mm were used.

Fig. 2
Fig. 2

Raman spectra from an experimental run with a 0.5 mm normal layer. Gray boxes highlight regions with most dramatic changes from normal to tumor signatures as S-D offset (labeled on left) increases.

Fig. 3
Fig. 3

Mean relative contributions of the Raman tumor signature to the measured spectra at each S-D offset for the various thicknesses of the normal tissue layer. Error bars represent standard error.

Fig. 4
Fig. 4

Same data from Fig. 3, but shown as function of normal layer thickness for selected S-D separations.

Metrics