Publication: Removing multi-scattering, see deep into tissue

Our colleague Lida Zhu recently reported a method to reduce OCT noise induced by multiple-scattered photons. The imaging depth of OCT is significantly limited by multiple-scattering noise overlaid on the OCT images, especially at deep regions in the tissue. So, this method contributes to enhancing the imaging depth of OCT.

The presented method is a combination of probe-beam-waveform modulation by using an electrically tunable lens, holographic correction of the waveform, and complex averaging of OCT images. The modulation modulates both the single- and multiple-scattered photons, and the subsequent holographic waveform correction demodulates the single-scattered photon as remaining the multiple-scattered being modulated. And hence, the complex averaging reduces the multiple-scattered photons and keeps the single-scattered photons.

The method is validated by measuring a scattering phantom and a postmortem zebrafish, and enhances the image contrast at the deep region of the zebrafish.

The details of the method and the results are found in our recent publication in Biomedical Optics Express.

Citation: Lida Zhu, Shuichi Makita, Junya Tamaoki, Antonia Lichtenegger, Yiheng Lim, Yiqiang Zhu, Makoto Kobayashi, and Yoshiaki Yasuno,
“Multi-focus averaging for multiple scattering suppression in optical coherence tomography,” Biomed. Opt. Express 14, 4828-4844 (2023), https://doi.org/10.1364/BOE.493706.

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わたしたちの研究室の Lida Zhu さんが多重散乱に起因したOCTノイズを低減する手法について論文を出版しました。一般に、OCTが画像にすることのできる組織深度は、多重散乱光によるノイズによって著しく制約されています。Lida Zhu さんの発表した方法はOCTの画像化深度を向上させると期待されています。

今回発表されたこの手法は次のように3つの要素技術を組み合わせたものです。まず、焦点可変レンズを使用してOCTのプローブ光の波面を変調します。次にホログラフィック信号処理により変調された波面を補正ます。最後に、異なった変調で得られた複数のOCT画像を複素平均します。変調では、ノイズの原因になる多重散乱光子と、画像の計測に必要な単一散乱光子の両方が変調を受けますが、その後のホログラフィック波面補正では、単一散乱光子によるOCT画像成分のみが復調され、多重散乱光子は変調されたままになります。このように得られた複数のOCT画像を複素平均すると、多重散乱光子によるOCT信号（ノイズ）のみ減少させることができます。

この手法の有効性は、ファントム（疑似試料）とゼブラフィッシュを計測することで検証され、ゼブラフィッシュの深部領域における画像のコントラストが大幅に向上することが示されました。この研究の詳細は Biomedical Optics Express 誌で報告されています。

Citation: Lida Zhu, Shuichi Makita, Junya Tamaoki, Antonia Lichtenegger, Yiheng Lim, Yiqiang Zhu, Makoto Kobayashi, and Yoshiaki Yasuno, “Multi-focus averaging for multiple scattering suppression in optical coherence tomography,” Biomed. Opt. Express 14, 4828-4844 (2023), https://doi.org/10.1364/BOE.493706.

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（この記事の日本語版は www.DeepL.com で翻訳したものを一部修正したものです。）