Оптическая когерентная томография в эластографии и ангиографии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Даётся обзор сформировавшихся в последние годы новых для биомедицинской диагностики модальностей на основе оптической когерентной томографии (ОКТ) — оптической когерентной ангиографии (ОКА) и оптической когерентной эластографии (ОКЭ), являющихся “расширениями” основанной на принципах низкокогерентной интерферометрии ОКТ-технологии визуализации, отметившей в 2021 г. тридцатилетие своего развития. Изложены основные принципы ОКА и ОКЭ, появление которых во многом было стимулировано ранее возникшими подобными функциональными расширениями в медицинском ультразвуке. Приведён ряд результатов, иллюстрирующих ранее недоступные возможности, открываемые этими новыми модальностями для биомедицинских применений. Статья является расширенной версией доклада, представленного на Научной сессии Общего собрания Отделения физических наук Российской академии наук (РАН), состоявшейся 13 декабря 2021 г.

Об авторах

Владимир Юрьевич Зайцев

Институт прикладной физики РАН

Email: vyuzai@hydro.appl.sci-nnov.ru
ORCID iD: 0000-0002-2122-2943
Scopus Author ID: 7202078444
доктор физико-математических наук

Список литературы

  1. Huang D. et al., Science, 254 (1991), 1178
  2. Leitgeb R. at al., J. Biomed. Opt., 26 (2021), 100601
  3. Геликонов В. М. и др., Изв. вузов. Радиофизика, 60 (2017), 1002
  4. Schmitt J. M., Xiang S. H., Yung K. M., J. Biomed. Opt., 4 (1999), 95
  5. Weatherbee A. et al., Opt. Lett., 41 (2016), 2727
  6. Ge G. R., Rolland J. P., Parker K. J., Biomed. Opt. Express, 12 (2021), 4179
  7. Demidov V. et al., Biomed. Opt. Express, 12 (2021), 2952
  8. Niemczyk M., Iskander D. R., Biomed. Opt. Express, 12 (2021), 6407
  9. Moiseev A. et al., J. Biophoton., 11 (2018), e201700072
  10. Liu Y. et al., Biomed. Opt. Express, 12 (2021), 2647
  11. Zhu D. et al., Biomed. Opt. Express, 12 (2021), 3021
  12. Tuchin V. V., Popp J., Zakharov V. (Eds.), Multimodal Optical Diagnostics of Cancer, Springer, Cham, 2020
  13. Гладкова Н. Д., Геликонов Г. В., Киселева Е. Б. (Ред.), Мультимодальная оптическая когерентная томография в клинической медицине, Физматлит, М., 2022
  14. Parker K. J., Doyley M. M., Rubens D. J., Phys. Med. Biol., 56 (2011), R1
  15. Ormachea J., Parker K. J., Phys. Med. Biol., 65 (2020), 24TR06
  16. Routh H. F., IEEE Eng. Med. Biol. Mag., 15:6 (1996), 31
  17. Ophir J. et al., Ultrasonic Imaging, 13:2 (1991), 111
  18. Schmitt J. M., Opt. Express, 3:6 (1998), 199
  19. de Carlo T. E. et al., Int. J. Retina Vitr., 1 (2015), 5
  20. Ikedo T. et al., Biochem. Biophys. Res. Commun., 495 (2018), 332
  21. Woolman M. et al., Sci. Rep., 7 (2017), 468
  22. Bachmann A. H., Lietgeb R. A., Lasser T., Opt. Express, 14 (2006), 1487
  23. Bachmann A. H. et al., Opt. Express, 15 (2007), 9254
  24. Zaitsev V. Yu. et al., Laser Phys. Lett., 11 (2014), 105601
  25. Almasian M., van Leeuwen T. G., Faber D. J., Sci. Rep., 7 (2017), 14873
  26. Matveyev A. L. et al., Laser Phys. Lett., 16 (2019), 085601
  27. Matveyev A. L. et al., Laser Phys. Lett., 17 (2020), 115604
  28. Matveyev A. L. et al., Biomed. Opt. Express, 12 (2021), 7599
  29. Zykov A. A. et al., J. Biomed. Photon. Eng., 7:1 (2021), 010304
  30. Зайцев В. Ю. и др., Изв. вузов. Радиофизика, 57:1 (2014), 59
  31. Турчин И. В., УФН, 186 (2016), 550
  32. Yu G. et al., Clinical Cancer Res., 11 (2005), 3543
  33. Zhang H. F. et al., Opt. Express, 14 (2006), 9317
  34. Leahy M. J., Microcirculation Imaging, Wiley-Blackwell, New York, 2012
  35. Dunn A. K. et al., Biomed. Opt. Express, 7 (2011), 1861
  36. Karlas A. et al., Photoacoustics, 14 (2019), 19
  37. Subochev P. et al., Biomed. Opt. Express, 11 (2020), 1477
  38. Курников А. А. и др., Квантовая электроника, 51 (2021), 383
  39. Yang V. X. D. et al., Opt. Express, 11 (2003), 794
  40. Зайцев В. Ю. и др., Изв. вузов. Радиофизика, 57 (2014), 231
  41. Leitgeb R. A. et al., Opt. Express, 11 (2003), 3116
  42. Wang R. K., An L., Opt. Express, 17 (2009), 8926
  43. Srinivasan V. J. I. et al., Opt. Express, 18 (2010), 2477
  44. Ren H. et al., SPIE Proc., 4956 (2003), 225
  45. Kurokawa K. et al., Opt. Express, 20 (2012), 22796
  46. Wang R. K. et al., Opt. Express, 15 (2007), 4083
  47. An L., Wang R. K., Opt. Express, 16 (2008), 11438
  48. van Soest G. et al., J. Biomed. Opt., 15 (2010), 011105
  49. Yousefi S., Qin J., Wang R. K., Biomed. Opt. Express, 4 (2013), 1214
  50. Wang R. K., Opt. Lett., 33 (2008), 1878
  51. Jonathan E., Enfield J., Leahy M. J., J. Biophoton., 4 (2011), 583
  52. Barton J. K., Stromski S., Opt. Express, 13 (2005), 5234
  53. Mariampillai A. et al., Opt. Lett., 33 (2008), 1530
  54. Mahmud M. S. et al., J. Biomed. Opt., 18 (2013), 050901
  55. Demidov V. et al., Biomed. Opt. Express, 10 (2019), 4207
  56. Matveev L. A. et al., Opt. Lett., 40 (2015), 1472
  57. Moiseev A. et al., J. Biophoton., 11 (2018), e201700292
  58. Sirotkina M. A. et al., Sci. Rep., 7 (2017), 41506
  59. Sirotkina M. A. et al., Sci. Rep., 9 (2019), 6492
  60. Sirotkina M. A. et al., Biomed. Opt. Express, 11 (2020), 1365
  61. Maslennikova A. V. et al., Sci. Rep., 7 (2017), 16505
  62. Gubarkova E. V. et al., Sci. Rep., 9 (2019), 18670
  63. Сапунцов Л. Е., Митрофанова С. И., Савченко Т. В., Бюлл. экспериментальной биологии и медицины, 88 (1979), 740
  64. Sarvazyan A. P. et al., Ultrasound Med. Biol., 24 (1998), 1419
  65. Bercoff J., Tanter M., Fink M., IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Frequency Control, 51 (2004), 396
  66. Zvietcovich F., Larin K. V., Prog. Biomed. Eng., 4 (2022), 012007
  67. Zhu J. et al., Sci. Rep., 6 (2016), 35499
  68. Викторов И. А., Физические основы применения ультразвуковых волн Рэлея и Лэмба в технике, Наука, М., 1966
  69. Zvietcovich F. et al., Biomed. Opt. Express, 10 (2019), 3699
  70. Kirby M. A. et al., J. Biomed. Opt., 22 (2017), 121720
  71. Zhang H. et al., Photonics, 8 (2021), 207
  72. Rippy J. R. et al., IEEE Open J. Eng. Med. Biol., 2 (2021), 179
  73. Han Z. et al., J. Biomed. Opt., 20 (2015), 020501
  74. Zvietcovich F. et al., Nature Commun., 10 (2019), 4895
  75. Snieder R., Wapenaar K., Phys. Today, 63:9 (2010), 44
  76. Marmin A. et al., J. Biomed. Opt., 26 (2021), 086006
  77. Larin K. V., Sampson D. D., Biomed. Opt. Express, 8 (2017), 1172
  78. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Теория упругости, Наука, М., 1987
  79. Pan B. et al., Meas. Sci. Technol., 20 (2009), 062001
  80. Rogowska J. et al., Heart, 90 (2004), 556
  81. Rogowska J. et al., British J. Radiology, 79 (2006), 707
  82. Fu J., Pierron F., Ruiz P., J. Biomed. Opt., 18 (2013), 121512
  83. Nahas A. et al., Biomed. Opt. Express, 4 (2013), 2138
  84. Zaitsev V. Y. et al., J. Biomed. Opt., 20 (2015), 075006
  85. Fu J. et al., Exp. Mech., 56 (2016), 1203
  86. Kurokawa K. et al., Opt. Lett., 40 (2015), 2153
  87. Li E. et al., Opt. Lett., 44 (2019), 787
  88. Meng F. et al., Appl. Sci., 9 (2019), 1349
  89. Kennedy B. F. et al., Biomed. Opt. Express, 3 (2012), 1865
  90. Zaitsev V. Y. et al., Proc. SPIE, 9887 (2016), 98871G
  91. Müller H. H. et al., Biomed. Opt. Express, 3 (2012), 1025
  92. Bai Y. et al., Opt. Express, 29 (2021), 25327
  93. Li J. et al., Biomed. Opt. Express, 13 (2022), 2224
  94. Zaitsev V. Y. et al., J. Biophoton., 9 (2016), 499
  95. Zaitsev V. Y. et al., J. Biomed. Opt., 21 (2016), 116005
  96. Matveyev A. L. et al., Laser Phys. Lett., 15 (2018), 065603
  97. Zaitsev V. Y. et al., Photonics, 8 (2021), 527
  98. Kling S., Khodadadi H., Goksel O., Front. Bioeng. Biotechnol., 7 (2020), 453
  99. Kling S., J. R. Soc. Interface, 17 (2020), 20190786
  100. Singh M. et al., Photonics, 8 (2021), 111
  101. Sobol' E. N. et al., Laser Phys., 16 (2006), 735
  102. Bolshunov A. et al., Acta Ophthalmologica, 89 (2011), s248
  103. Sobol E. N. et al., Laser Phys. Lett., 4 (2007), 488
  104. Свистушкин В. М. и др., Фарматека, 27:5 (2020), 72
  105. Zaitsev V. Y. et al., Laser Phys. Lett., 13 (2016), 115603
  106. Zaitsev V. Y. et al., J. Biophoton., 10 (2017), 1450
  107. Zaitsev V. Y. et al., J. Biophoton., 12 (2019), e201800250
  108. Baum O. I. et al., J. Biophoton., 13 (2020), e201900199
  109. Баум О. И. и др., Квантовая электроника, 50 (2020), 87
  110. Baum O. I. et al., Laser Phys. Lett., 16 (2019), 035603
  111. Alexandrovskaya Yu. M. et al., Laser Phys. Lett., 17 (2020), 085603
  112. Matveev L. A. et al., SPIE Proc., 11359 (2020), 113590G
  113. Zaitsev V. Y. et al., SPIE Proc., 11242 (2020), 1124202
  114. Zaitsev V. Y. et al., Laser Phys. Lett., 16 (2019), 065601
  115. Lawman S. et al., Biomed. Opt. Express, 8 (2017), 5579
  116. Tuchin V. V., Zhu D., Genina E. A. (Eds.), Handbook of Tissue Optical Clearing. New Prospects in Optical Imaging, CRC Press, Boca Raton, FL, 2022
  117. Genina E. A. et al., J. Biomed. Photon. Eng., 1:1 (2015), 22
  118. Alexandrovskaya Y. M. et al., Handbook of Tissue Optical Clearing. New Prospects in Optical Imaging, V. V. Tuchin, D. Zhu, E. A. Genina, CRC Press, Boca Raton, FL, 2022, 185
  119. Alexandrovskaya Y. et al., Materials, 15 (2022), 904
  120. Kennedy K. M. et al., Sci. Rep., 5 (2015), 15538
  121. Zaitsev V. Y. et al., J. Innovative Opt. Health Sci., 10 (2017), 1742006
  122. Zaitsev V. Y. et al., J. Biophoton., 14 (2021), e202000257
  123. Sovetsky A. A. et al., Laser Phys. Lett., 15 (2018), 085602
  124. Sovetsky A. A. et al., Laser Phys. Lett., 17 (2020), 065601
  125. Krouskop T. A. et al., Ultrasonic Imaging, 20:4 (1998), 260
  126. Плеханов А. А. и др., Современные технологии в медицине, 10:3 (2018), 43
  127. Plekhanov A. A. et al., Sci. Rep., 10 (2020), 11781
  128. Sirotkina M. A. et al., Biomed. Opt. Express, 11 (2020), 1365
  129. Kennedy B. F. et al., Cancer Res., 75 (2015), 3236
  130. Allen W. M. et al., Biomed. Opt. Express, 7 (2016), 4139
  131. Chin L. et al., J. Biophotonics, 10 (2017), 690
  132. Kennedy K. M. et al., Cancer Res., 80 (2020), 1773
  133. Gubarkova E. V. et al., Biomed. Opt. Express, 10 (2019), 2244
  134. Gubarkova E. V. et al., Proc. SPIE, 11228 (2020), 112282F
  135. Gubarkova E. V. et al., Proc. SPIE, 11457 (2020), 1145709
  136. Sovetsky A. A. et al., Proc. SPIE, 11359 (2020), 113590H
  137. Gubarkova E. V. et al., Proc. SPIE, 11952 (2022), 119520C
  138. Gubarkova E. V. et al., Diagnostics, 10 (2020), 994
  139. Гурбатов С. Н. и др., Акустический журн., 55 (2009), 496
  140. Клемин В. А. и др., Изв. РАН. Сер. физ., 82 (2018), 607
  141. Plekhanov A. A. et al., SPIE Proc., 1164 (2021), 11645X
  142. Руденко О. В., УФН, 176 (2006), 77
  143. Зайцев В. Ю., Назаров В. Е., Таланов В. И., УФН, 176 (2006), 97
  144. Zaitsev V. Y., MRS Bull., 44 (2019), 350
  145. Morlier P., Rock Mech., 3 (1971), 125
  146. Gubarkova E. V. et al., Materials, 15 (2022), 3308
  147. Gubarkova E. V. et al., Laser Phys. Lett., 20 (2023), 065601

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).