Diffuse optical tomography (DOT) is a new emerging modality in the diagnosis of soft tissue abnormalities. DOT image quality substantially depends on the reconstruction stage. In the literature, there are many reconstruction algorithms used in DOT systems. However, some algorithms were improved for solving specific cases but still need to be improved. The bi-conjugate gradient (BiCG) enhanced is one of the conjugate gradient (CG)-based reconstruction techniques for non-Hermitian systems. The BiCG provides a solution to a non-Hermitian system. However, it has erratic convergence in some cases. Therefore, DOT images reconstructed by BiCG can be at the wrong location and is inaccurate in some cases. In this study, we used continuous-wave diffuse optical tomography (CW-DOT) to acquire measurements from breast tissue phantoms with single or double inclusion at different depths and center-to-center separations and we have used the transpose free quasi minimal residual (TFQMR) reconstruction algorithm, improved as an alternative to BiCG for the first time in the CW-DOT system. Moreover, we have experimentally proved that TFQMR is superior to BiCG in some specific cases for the first time in CW-DOT. Therefore, we concluded that TFQMR has the potential to be able to be used in the reconstruction stage in CW-DOT.

Diffuse optical tomography (DOT) utilizes wavelength range of 750-950 nm to map the spatial distribution of the tissue chromophores of breast tissue for cancer diagnosis or follow up prognosis. DOT allows tomographic reconstructions of tissue optical properties. Several reconstruction methods have been developed to minimize artifacts and obtain more realistic tomographic images. In order to compare four different reconstruction algorithms, data acquired from tissue phantoms using a DOT system. Algebraic reconstruction technique (ART), simultaneous iteration reconstruction technique (SIRT), truncated singular value decomposition (TSVD) and truncated conjugate gradient (TCG) techniques have been compared in terms of location of inclusion in the tissue phantoms. It has been shown that images reconstructed by the subspace techniques, TSVD and TCG locating the inclusion position better than the algebraic methods ART and SIRT. Beside, images reconstructed by TSVD and TCG have less artifact when compared to images of ART and SIRT.Özet: Diffüz optik tomografi (DOT), kanser tanısı veya kanser takibi için meme dokusunun doku kromoforlarının uzaysal dağılımını görüntülemek için 750-950 nm dalga boyu aralığını kullanır. DOT, doku optik özelliklerinin geri çatım teknikleri ile tomografik olarak gösterilmesini sağlar. Görüntülerdeki gürültüleri en aza indirmek ve daha gerçekçi tomografik görüntüler elde etmek için çeşitli geri çatım teknikleri geliştirilmiştir. Dört farklı geri çatım tekniklerini karşılaştırmak için DOT sistemi ile doku fantomu kullanılarak veriler elde edildi. Doku fantomundaki inklüzyonun konumu belirleme açısından Cebirsel geri çatım tekniği (ART), eşzamanlı cebirsel geri çatım tekniği (SIRT), tekil nokta ayrışması (TSVD) ve kesikli eşlenik gradyent (TCG) teknikleri karşılaştırılmıştır. Alt uzay tekniklerinden TSVD ve TCG ile oluşturulan görüntülerdeki inklüzyonun konumu, cebirsel yöntemlerden ART ve SIRT' den daha iyi konumlandırıldığı gösterilmiştir. Ayrıca, TSVD ve TCG tarafından oluşturulan görüntüler, ART ve SIRT ile oluşturulan görüntülere göre daha az gürültü olarak elde edilmiştir.Anahtar kelimeler: Cebirsel geri çatım tekniği, Eşzamanlı cebirsel geri çatım tekniği, Tekil nokta ayrışması, Kesikli eşlenik gradyent, Diffüz optik tomografi

No abstract