本研究團隊在國際上首次利用臨床MRI影像來重建光學模型，並透過時間解析式三維蒙地卡羅方法進行光學模擬來探討大腦萎縮造成結構變化時的光學特性。由於生物組織對於近紅外光具有高散射的特性，因此近紅外光的能量將隨著光在生物組織中行走的距離產生嚴重的衰減。這樣的效應將會嚴重地影響光在組織中行走的深度，雖然在大腦組織中大約只可到達3 cm的深度，不過這樣的距離已足讓我們量測到大腦皮質活動以及大腦萎縮所造成的結構變化。因此利用近紅外光來量測大腦的灰質、白質與CSF隨著萎縮程度的不同而造成的體積變化，可能可以當成診斷阿茲海默症的重要指標，故本研究中藉由臨床MRI影像重建出來的3D大腦光學結構模型以提供幾乎接近真實的情況，進而對光在大腦中的傳播進行模擬。據此，我們建立了正常成人及阿茲海默患者兩種不同的3D大腦光學模型，使用800 nm近紅外光光源與多顆檢測器，透過光源與檢測器之間不同的距離來對大腦做模擬量測。此技術提供了一個具有系統性的光學模型重建方法，並藉由蒙地卡羅法來評估大腦萎縮的光學特性，以及透過我們的方法將可以針對擴散光學臨床造影系統的開發做最佳化設計。