Fluorescence diffuse optical tomography: Time-resolved versus continuous-wave in the reflectance configuration

Context and objectivesIn the context of fluorescence diffuse optical tomography, the time-resolved approach was shown to improve the reconstruction quality compared to the continuous-wave approach when adopting the transmittance configuration. However, the improvement seriously decreases in the presence of noise. The scope of this paper is to investigate the additional value of the time-resolved approach in the reflectance configuration.Material and methodsA comparative study between time-resolved and continuous-wave reconstructions is provided in the reflectance configuration. Reconstructions are performed from synthetic measurements in a slab geometry assuming Poisson noise statistics.Results and discussionIn the reflectance configuration, the reconstruction quality, expressed in terms of the global reconstruction error or in terms of the localization and quantification of a local inclusion, is shown to be sensibly higher when the time-resolved approach is considered rather than the continuous-wave one. This behavior is observed for which the maximum number of detected photons is around 106.ConclusionIn the reflectance configuration, considering realistic level of signal the time-resolved approach is shown to outperform continuous-wave approach.

RésuméContexte et objectifDans le cadre de la tomographie optique diffuse de fluorescence, l’approche temporelle permet une amélioration de la qualité de reconstruction par rapport à l’approche en continu plus classique. Cette amélioration reste cependant limitée en présence de bruit. Cette observation vaut lorsque le milieu est étudié en transmission. L’objectif du présent article est d’évaluer l’apport du temporel par rapport au continu lorsque le milieu est étudié en réflexion.Matériel et méthodesNous présentons une étude comparative entre l’approche temporelle et l’approche continue pour une acquisition en réflexion. Les reconstruction sont réalisées à partir de mesures simulées dans un milieu parallélépipédique, en considérant un bruit de Poisson.Résultats et discussionEn réflexion, la qualité de reconstruction est sensiblement meilleure pour l’approche temporelle que pour l’approche continue, que la qualité de reconstruction soit exprimée en termes d’erreur de reconstruction globale ou bien en termes de localisation et de quantification d’une inclusion locale. Ce comportement est observé pour un nombre maximum de photons détecté se réduisant jusqu’à 104.ConclusionDans des scénarios réalistes, pour lesquels le nombre maximum de photons détectés est de l’ordre de 106, l’approche temporelle surpasse en performance l’approche en continu pour une acquisition en réflexion, alors que les deux approches présentent des prestations similaires pour une acquisition en transmission.