Optical coherence elastography based on high speed imaging of single-shot laser-induced acoustic waves at 16 kHz frame rate

机译：基于单次激光诱导声波高速成像的光学相干弹性成像，帧频为16 kHz

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Shear wave OCE (SW-OCE) is a novel technique that relies on the detection of the localized shear wave speed to map tissue elasticity. In this study, we demonstrate high speed imaging to capture single-shot transient shear wave propagation for SW-OCE. The fast imaging speed is achieved using a Fourier domain mode-locked (FDML) high-speed swept-source OCT (SS-OCT) system. The frame rate of shear wave imaging is 16 kHz, at an A-line rate of ～1.62 MHz, enabling the detection of high-frequency shear waves up to 8 kHz in bandwidth. Several measures are taken to improve the phase-stability of the SS-OCT system, and the measured displacement sensitivity is ～10 nanometers. To facilitate non-contact elastography, shear waves are generated with the photo-thermal effect using an ultra-violet pulsed laser. High frequency shear waves launched by the pulsed laser contain shorter wavelengths and carry rich localized elasticity information. Benefiting from single-shot acquisition, each SWI scan only takes 2.5 milliseconds, and the reconstruction of the elastogram can be performed in real-time with ～20 Hz refresh rate. SW-OCE measurements are demonstrated on porcine cornea ex vivo. This study is the first demonstration of an all-optical method to perform real-time 3D SW-OCE. It is hoped that this technique will be applicable in the clinic to obtain high-resolution localized quantitative measurements of tissue biomechanical properties.

机译：剪切波OCE（SW-OCE）是一种新颖的技术，它依赖于局部剪切波速度的检测来绘制组织弹性。在这项研究中，我们演示了高速成像以捕获SW-OCE的单次瞬态剪切波传播。使用傅立叶域锁模（FDML）高速扫频源OCT（SS-OCT）系统可实现快速成像速度。剪切波成像的帧速率为16 kHz，A线速率约为1.62 MHz，可检测带宽高达8 kHz的高频剪切波。采取了几种措施来改善SS-OCT系统的相位稳定性，并且测得的位移灵敏度约为10纳米。为了促进非接触式弹性成像，使用紫外线脉冲激光以光热效应产生剪切波。脉冲激光发射的高频剪切波包含较短的波长，并携带丰富的局部弹性信息。得益于单次采集，每次SWI扫描仅需2.5毫秒，并且可以以约20 Hz的刷新率实时执行弹性图的重建。 SW-OCE测量值在离体猪角膜上得到证实。这项研究是执行实时3D SW-OCE的全光学方法的首次演示。希望该技术将可用于临床以获得组织生物力学特性的高分辨率局部定量测量。

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来源
《Optical Coherence tomography and coherence domain optical methods in biomedicine XX》|2016年|96971O.1-96971O.5|共5页
会议地点 San Francisco CA(US)
作者
Shaozhen Song; Bao-Yu Hsieh; Wei Wei; Tueng Shen; Ivan Pelivanov; Matthew ODonnell; Ruikang K. Wang;
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作者单位

Dept. of Bioengineering, University of Washington, Seattle, WA, USA 98195;

Dept. of Bioengineering, University of Washington, Seattle, WA, USA 98195;

Dept. of Bioengineering, University of Washington, Seattle, WA, USA 98195;

Department of Ophthalmology, University of Washington, 325 9th Avenue, Seattle, Washington, USA 98104;

Dept. of Bioengineering, University of Washington, Seattle, WA, USA 98195;

Dept. of Bioengineering, University of Washington, Seattle, WA, USA 98195;

Dept. of Bioengineering, University of Washington, Seattle, WA, USA 98195,Department of Ophthalmology, University of Washington, 325 9th Avenue, Seattle, Washington, USA 98104;

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会议组织
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类
关键词
Shear wave imaging; elastography; shear modulus;

机译：剪切波成像；弹性成像剪切模量;

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