We detail the design, construction and performance of the second generation UCL time-resolved optical tomography system, known as MONSTIR II. Intended primarily for the study of the newborn brain, the system employs 32 source fibres that sequentially transmit picosecond pulses of light at any four wavelengths between 650 and 900 nm. The 32 detector channels each contain an independent photo-multiplier tube and temporally correlated photon-counting electronics that allow the photon transit time between each source and each detector position to be measured with high temporal resolution. The system's response time, temporal stability, cross-talk, and spectral characteristics are reported. The efficacy of MONSTIR II is demonstrated by performing multi-spectral imaging of a simple phantom.
REFERENCES
1.
A.
Siegel
, J. J.
Marota
, and D.
Boas
, Opt. Express
4
, 287
(1999
).2.
D. K.
Joseph
, T. J.
Huppert
, M. A.
Franceschini
, and D. A.
Boas
, Appl. Opt.
45
, 8142
(2006
).3.
N. L.
Everdell
, A. P.
Gibson
, I. D. C.
Tullis
, T.
Vaithianathan
, J. C.
Hebden
, and D. T.
Delpy
, Rev. Sci. Instrum.
76
, 093705
(2005
).4.
C. H.
Schmitz
, M.
Locker
, J. M.
Lasker
, A. H.
Hielscher
, and R. L.
Barbour
, Rev. Sci. Instrum.
73
, 429
(2002
).5.
M. A.
Franceschini
, D. K.
Joseph
, T. J.
Huppert
, S. G.
Diamond
, and D. A.
Boas
, J. Biomed. Opt.
11
, 054007
(2006
).6.
B. W.
Zeff
, B. R.
White
, H.
Dehghani
, B. L.
Schlaggar
, and J. P.
Culver
, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
104
, 12169
(2007
).7.
A. T.
Eggebrecht
, B. R.
White
, S. L.
Ferradal
, C.
Chen
, Y.
Zhan
, A. Z.
Snyder
, H.
Dehghani
, and J. P.
Culver
, NeuroImage
61
, 1120
(2012
).8.
D. A.
Boas
, A. M.
Dale
, and M. A.
Franceschini
, NeuroImage
23
, S275
(2004
).9.
A. P.
Gibson
, J. C.
Hebden
, and S. R.
Arridge
, Phys. Med. Biol.
50
, R1
(2005
).10.
M. A.
O’Leary
, D. A.
Boas
, B.
Chance
, and A. G.
Yodh
, Opt. Lett.
20
, 426
(1995
).11.
B. W.
Pogue
, M. S.
Patterson
, H.
Jiang
, and K. D.
Paulsen
, Phys. Med. Biol.
40
, 1709
(1995
).12.
M. A.
Franceschini
, S.
Thaker
, G.
Themelis
, K. K.
Krishnamoorthy
, H.
Bortfeld
, S. G.
Diamond
, D. A.
Boas
, K.
Arvin
, and P. E.
Grant
, Pediatr. Res.
61
, 546
(2007
).13.
J. C.
Hebden
and S. R.
Arridge
, Appl. Opt.
35
, 6788
(1996
).14.
J. C.
Hebden
, S. R.
Arridge
, and D. T.
Delpy
, Phys. Med. Biol.
42
, 825
(1997
).15.
J. C.
Hebden
, D. J.
Hall
, and D. T.
Delpy
, Med. Phys.
22
, 201
(1995
).16.
D.
Grosenick
, H.
Wabnitz
, H. H.
Rinneberg
, K. T.
Moesta
, and P. M.
Schlag
, Appl. Opt.
38
, 2927
(1999
).17.
J. P.
Van Houten
, D. A.
Benaron
, S.
Spilman
, and D. K.
Stevenson
, Pediatr. Res.
39
, 470
(1996
).18.
H.
Eda
, I.
Oda
, Y.
Ito
, Y.
Wada
, Y.
Oikawa
, Y.
Tsunazawa
, M.
Takada
, Y.
Tsuchiya
, Y.
Yamashita
, M.
Oda
, A.
Sassaroli
, Y.
Yamada
, and M.
Tamura
, Rev. Sci. Instrum.
70
, 3595
(1999
).19.
F. E. W.
Schmidt
, M. E.
Fry
, E. M. C.
Hillman
, J. C.
Hebden
, and D. T.
Delpy
, Rev. Sci. Instrum.
71
, 256
(2000
).20.
J. C.
Hebden
, H.
Veenstra
, H.
Dehghani
, E. M. C.
Hillman
, M.
Schweiger
, S. R.
Arridge
, and D. T.
Delpy
, Appl. Opt.
40
, 3278
(2001
).21.
E. M. C.
Hillman
, J. C.
Hebden
, M.
Schweiger
, H.
Dehghani
, F. E. W.
Schmidt
, D. T.
Delpy
, and S. R.
Arridge
, Phys. Med. Biol.
46
, 1117
(2001
).22.
J. C.
Hebden
, A.
Gibson
, R. M.
Yusof
, N.
Everdell
, E. M. C.
Hillman
, D. T.
Delpy
, S. R.
Arridge
, T.
Austin
, J. H.
Meek
, and J. S.
Wyatt
, Phys. Med. Biol.
47
, 4155
(2002
).23.
T.
Austin
, A. P.
Gibson
, G.
Branco
, R. M.
Yusof
, S. R.
Arridge
, J. H.
Meek
, J. S.
Wyatt
, D. T.
Delpy
, and J. C.
Hebden
, NeuroImage
31
, 1426
(2006
).24.
A. P.
Gibson
, T.
Austin
, N. L.
Everdell
, M.
Schweiger
, S. R.
Arridge
, J. H.
Meek
, J. S.
Wyatt
, D. T.
Delpy
, and J. C.
Hebden
, NeuroImage
30
, 521
(2006
).25.
L. C.
Enfield
, A. P.
Gibson
, N. L.
Everdell
, D. T.
Delpy
, M.
Schweiger
, S. R.
Arridge
, C.
Richardson
, M.
Keshtgar
, M.
Douek
, and J. C.
Hebden
, Appl. Opt.
46
, 3628
(2007
).26.
L. C.
Enfield
, A. P.
Gibson
, J. C.
Hebden
, and M.
Douek
, Target. Oncol.
4
, 219
(2009
).27.
L.
Enfield
, G.
Cantanhede
, M.
Douek
, V.
Ramalingam
, A.
Purushotham
, J.
Hebden
, and A.
Gibson
, J. Biomed. Opt.
18
, 56012
(2013
).28.
H.
Wabnitz
, M.
Moeller
, A.
Liebert
, H.
Obrig
, J.
Steinbrink
, and R.
Macdonald
, in Oxygen Transport to Tissue XXXI
, edited by E.
Takahashi
and D. F.
Bruley
(Springer
US
, 2010
), pp. 143
–148
.29.
D.
Milej
, A.
Gerega
, M.
Kacprzak
, P.
Sawosz
, W.
Weigl
, R.
Maniewski
, and A.
Liebert
, Opto-Electron. Rev.
22
, 55
(2014
).30.
R.
Re
, D.
Contini
, M.
Turola
, L.
Spinelli
, L.
Zucchelli
, M.
Caffini
, R.
Cubeddu
, and A.
Torricelli
, Biomed. Opt. Express
4
, 2231
(2013
).31.
J.
Selb
, D. K.
Joseph
, and D. A.
Boas
, J. Biomed. Opt.
11
, 044008
(2006
).32.
I.
Sase
, A.
Takatsuki
, J.
Seki
, T.
Yanagida
, and A.
Seiyama
, J. Biomed. Opt.
11
, 054006
(2006
).33.
P.
Sawosz
, M.
Kacprzak
, N.
Zolek
, W.
Weigl
, S.
Wojtkiewicz
, R.
Maniewski
, and A.
Liebert
, J. Biomed. Opt.
15
, 066025
(2010
).34.
P.
Poulet
, W.
Uhring
, W.
Hanselmann
, R.
Glazenborg
, F.
Nouizi
, V.
Zint
, and W.
Hirschi
, Photonic Therapeutics and Diagnostics IX, Proc. SPIE
8565
, 85654M
(2013
).35.
M.
Mazurenka
, A.
Jelzow
, H.
Wabnitz
, D.
Contini
, L.
Spinelli
, A.
Pifferi
, R.
Cubeddu
, A. D.
Mora
, A.
Tosi
, F.
Zappa
, and R.
Macdonald
, Opt. Express
20
, 283
(2012
).36.
A.
Torricelli
, A.
Pifferi
, L.
Spinelli
, R.
Cubeddu
, F.
Martelli
, S.
Del Bianco
, and G.
Zaccanti
, Phys. Rev. Lett.
95
, 078101
(2005
).37.
J. C.
Hebden
, F. M.
Gonzalez
, A.
Gibson
, E. M. C.
Hillman
, R. M.
Yusof
, N.
Everdell
, D. T.
Delpy
, G.
Zaccanti
, and F.
Martelli
, J. Biomed. Opt.
8
, 87
(2003
).38.
S. T.
Flock
, S. L.
Jacques
, B. C.
Wilson
, W. M.
Star
, and M. J. C.
van Gemert
, Lasers Surg. Med.
12
, 510
(1992
).39.
M.
Firbank
, M.
Oda
, and D. T.
Delpy
, Phys. Med. Biol.
40
, 955
(1995
).40.
M.
Schweiger
and S. R.
Arridge
, Phys. Med. Biol.
44
, 1699
(1999
).41.
S. R.
Arridge
, H.
Dehghani
, M.
Schweiger
, and E.
Okada
, Med. Phys.
27
, 252
(2000
).42.
M.
Schweiger
and S. R.
Arridge
, Phys. Med. Biol.
44
, 2703
(1999
).© 2014 AIP Publishing LLC.
2014
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
