Extending a frequency domain optical tomography system for the functional imaging of the infant brain

Diffuusi optinen kuvantaminen on melko uusi lääketieteellinen kuvantamismenetelmä, joka soveltuu erityisesti vastasyntyneiden aivojen tutkimiseen. Lääketieteellisen tekniikan laboratoriossa Teknillisessä korkeakoulussa on kehitetty taajuusalueen tomografialaitteisto. Tämän työn tarkoitus oli parantaa laitteiston käyttömahdollisuuksia vastasyntyneiden toiminnallisessa aivokuvantamisessa. Laitteistosta tehtiin nopeampi vaihtamalla siinä olevat kaksi kytkintä, jotka ohjaavat laserdiodien lähi-infrapunavalon tutkittavaan kudokseen. Kytkimistä ensimmäinen aikajaottelee eri aallonpituuksia vastaavat laserdiodit. Aikaisemmin käytössä oli kaksi laserdiodia, mutta uusi aallonpituuskytkin mahdollistaa neljän valonlähteen käytön. Toinen kytkin ohjaa aallonpituuskytkimestä ulostulevan valon yhteen kuudestatoista koehenkilön päähän kiinnitetyistä lähdekuiduista. On erittäin tärkeää, että tämä lähdekytkin vuotaa mahdollisimman vähän valoa viereisiin kuituihin, jotta lähdekuitujen välinen ylikuuluminen on merkityksetöntä. Siksi sopivan lähdekytkimen valitseminen on haastavaa. Molemmat uudet kytkimet perustuvat MEMS-tekniikkaan. Ne vaihtavat kanavalta toiselle tyypillisesti 2 ms:ssa. Lähdekytkimen ylikuuluminen mitattiin kaikilla kanavayhdistelmillä. Uusien kytkinten toiminnan todettiin täyttävän niille asetetut vaatimukset ja ne liitettiin osaksi mittalaitteistoa. Keskosten tomografisiin tutkimuksiin kohdistuvan kiinnostuksen takia MEMS-lähdekytkimen vuodon vaikutusta simuloitiin käyttäen kuidunkiinnityskypärän geometriaa. Tämä kypärä on suunniteltu keskosten päänmitoille. Tulosten mukaan uusi kytkin soveltuu tomografisiin tutkimuksiin. Liikeartefaktat voivat huonontaa datan laatua merkittävästi vastasyntyneiden tutkimuksissa. Tämän vuoksi VTI Technologies Oy:n lahjoittama kiihtyvyysanturi otettiin käyttöön uutena keinona havainnoida koehenkilön liikkeitä. Kiihtyvyysanturi osoittautui hyvin sopivaksi vastasyntyneiden tutkimuksiin.