• NIRS
• proiezioni
• ricostruzione

Recentemente l’attenzione sull’uso della luce laser nel vicino infrarosso (NIR) per l’imaging dei tessuti biologici sta aumentando sempre più. La luce NIR passa attraverso il tessuto biologico, come il cranio, il cervello e il seno, ed è ben tollerata in grandi dosi perché è non ionizzante. In più, la luce può essere efficace per quantificare le concentrazioni chimiche e molecolari, portando ad una più semplice identificazione del tessuto malato.
Il meccanismo alla base dell’interazione della luce ottica con i tessuti biologici è molto diverso dal meccanismo con cui i raggi X interagiscono con tali tessuti. I raggi X, infatti, interagiscono con il tessuto a livello del nucleo atomico e rappresentano, in prima approssimazione, le differenze di peso atomico tra le differenti regioni. I fotoni, invece, interagiscono con i tessuti a livello elettronico e rappresentano il legame molecolare e le differenze microstrutturali con mezzi di assorbimento, rifrazione e scattering. Ciò può condurre alla differenziazione di fenomeni quali la vascolarizzazione in un tumore così come le differenze molecolari nella stessa regione, che portano alla rilevazione di un cancro in un modo non invasivo che può essere applicato anche a rapidi esami in vivo.
Poiché la generazione e la distribuzione della luce sono molto più semplici rispetto ai raggi X, i dati per la tomografia ottica tridimensionale possono essere ottenuti con sistemi più semplici rispetto ai sistemi di tomografia computerizzata (CT) di oggi. La ricostruzione dell’immagine tomografica a partire dalle proiezioni della luce, comunque, è un lavoro difficile a causa del forte scattering e della diffusione della luce nel tessuto biologico.
Lo scopo di questa tesi è descrivere una tecnica di ricostruzione per immagini in tomografia ottica diffusiva con luce ad onda continua (CW). La tecnica che verrà utilizzata è basata su una versione modificata della tomografia backpropagation usata per i raggi X. Queste modifiche sono di tipo semiempirico e compensano gli effetti sia della diffusione che dello scattering della luce e delle non linearità associate nella formazione dell’immagine a partire dalle proiezioni. Questi metodi sono basati soprattutto sulla deconvoluzione dell’immagine con una funzione a distribuzione puntuale spazialmente variante (PSF), che dipende dallo scattering della luce nel tessuto.
Abbiamo applicato questo metodo a proiezioni sperimentali ottenute in geometria tomografica del tipo parallel-beam (raggi paralleli) su fantocci diversi. Si tratta di una tecnica approssimata e semiempirica di ricostruzione di immagini, basata sulla fisica della propagazione dei fotoni all’interno di un mezzo torbido e sui metodi di processamento delle immagini e dei segnali.