利用宽带瑞利波光学相干弹性成像在体测量表皮、真皮与皮下组织的刚度
医学物理
2022-01-31 v1 应用物理
摘要
行波光学相干弹性成像（OCE）是一种测量生物组织刚度的有前景的技术。虽然 OCE 已应用于相对均匀的样品，但沿深度弹性差异显著的组织带来了挑战，需要具有足够分辨率和精度的深度分辨测量。在此，我们开发了一种宽带瑞利波 OCE 技术，能够通过分析在 0.1–10 kHz 宽频率范围内泄漏瑞利表面波的频散，可靠地测量三个主要皮肤层（表皮、真皮和皮下组织）的弹性模量。我们表明，此前未被探索的 4–10 kHz 高频范围对于分辨薄表皮至关重要，而 0.2–1 kHz 低频范围足以探测真皮和更深的皮下组织。我们建立了基于双双层结构的反演模型以确定所有三层的弹性模量，并通过有限元分析和仿皮肤体模验证了其高精度。最后，该技术被应用于测量健康志愿者的前臂皮肤。表皮（包括角质层）的杨氏模量在 4–10 kHz 下测得约为 4 MPa，而真皮和皮下组织的杨氏模量在 0.2–1 kHz 下分别约为 40 和 15 kPa。除皮肤科应用外，该方法还可用于各种其他层状组织的力学分析，具有亚毫米深度分辨率。
引用
@article{arxiv.2201.12258,
title = {In vivo stiffness measurement of epidermis, dermis, and hypodermis using broadband Rayleigh-wave optical coherence elastography},
author = {Xu Feng and Guo-Yang Li and Antoine Ramier and Amira M. Eltony and Seok-Hyun Yun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.12258},
year = {2022}
}