Diffuse optical tomography (DOT) is a non-invasive functional imaging modality that uses near-infrared (NIR) light to measure the oxygenation state and the concentration of hemoglobin. By complementarily using DOT with other anatomical imaging modalities, physicians can diagnose more accurately through the additional functional image information. In breast imaging, diagnosis of dense breasts is often challenging because the bulky fibrous tissues may hinder the correct tumor characterization. In this work, we proposed a three-compartment-breast (3CB) decomposition-based prior-guided optical tomography for enhancing DOT image quality. We conducted a Monte-Carlo simulation to acquire dual-energy x-ray projections of a realistic 3D numerical breast phantom, and performed digital breast tomosynthesis (DBT) for setting up a 3CB model. The 3CB prior was then used as a structural guide in DOT image reconstruction. The proposed method resulted in the higher spatial resolution of the recovered tumor even when the tumor is surrounded by the fibroglandular tissues compared with the typical two-composition-prior method or the standard Tikhonov regularization method.
DOT (Diffuse Optical Tomography)는 근적외선 (NIR) 빛을 사용하여 산소포화도와 헤모글로빈 농도를 측정하는 비 침습적 기능적 이미징 방식이다. DOT를 다른 해부학적 영상과 보완적으로 사용함으로써 의사는 추가 기능 영상 정보를 통해 보다 정확하게 진단 할 수 있다. 그러나 치밀 유방 영상 촬영에서 부피가 큰 섬유 조직으로 인해 악성종양이 잘 보이지 않게 되어 진단이 어렵다는 문제가 존재한다. 이 연구에서는 DOT 이미지 품질을 향상시키기 위해 3CB (three-compartment-breast) 분해 기반 사전 유도 광 단층 촬영을 제안하였다 우리는 몬테카를로 시뮬레이션을 수행하여 사실적인 3D 수치 유방 팬텀의 이중 에너지 X 선 투영을 획득하고 3CB 모델을 설정하기 위해 디지털 유방 단층 촬영 (DBT)을 수행하였다. 3CB 사전 구조 영상은 DOT 이미지 재구성의 구조적 가이드로 사용되었으며, 제안 된 이 방법은 종양이 섬유 조직으로 둘러 싸여 있을 때에도 종양의 공간 해상도가 일반적인 이중-조직 사전 구조 유도 방식과 표준 Tikhonov 정규화 방법에 비해 더 높은 결과를 보여주었다.
