【摘要】：激發(fā)熒光斷層成像(Fluorescence Molecular Tomography,FMT)是當(dāng)前光學(xué)分子影像研究中的一大重要的技術(shù)。激發(fā)熒光斷層重建技術(shù)被逐漸應(yīng)用于預(yù)臨床研究中,它可以獲得小鼠活體內(nèi)的腫瘤三維重建結(jié)果。然而,:FMT問題的不適定性、計(jì)算規(guī)模大等缺點(diǎn)使得重建問題是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問題。因此需要開發(fā)更加有效、魯棒和精確的重建方法來解決FMT的重建問題。本文針對FMT實(shí)際問題對于重建精度和魯棒性有著特定的標(biāo)準(zhǔn)要求,設(shè)計(jì)了利用L1正則化的稀疏約束進(jìn)行激發(fā)熒光斷層重建的實(shí)驗(yàn)研究。然后從重建精度、重建耗時(shí)和重建魯棒性來評估和評判重建的性能是否達(dá)到FMT實(shí)際重建問題的要求。本文的主要貢獻(xiàn)如下:提出了一種基于多路徑子空間追蹤的激發(fā)熒光斷層重建方法,該方法把基于及范數(shù)正則化的問題看作是基追蹤問題。算法輸入需要一個(gè)稀疏度因子,這個(gè)因子通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值來預(yù)設(shè),然后通過二進(jìn)制編碼的原則擴(kuò)充不同的支撐集,每個(gè)支撐集由不同的原子構(gòu)成。在迭代結(jié)束后通過評估每一個(gè)支撐集所形成的重建結(jié)果的殘差,選擇一個(gè)最優(yōu)的支撐集來應(yīng)用于FMT重建。此外該方法在重建迭代的過程中,繼承了子空間追蹤方法的回溯和子空間投影技術(shù)使得求解FMT重建問題更加的簡略化。為了驗(yàn)證提出的重建方法的適用性,我們設(shè)計(jì)了包含三個(gè)光源的仿體實(shí)驗(yàn),并且對數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果做了位置誤差和相關(guān)強(qiáng)度誤差的定量分析。結(jié)果表明多路徑子空間追蹤的數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)獲得了滿意的結(jié)果。從精度方面,重建的光源位置離金標(biāo)準(zhǔn)光源中心誤差低于1mm。在抗噪聲魯棒性方面,多路徑子空間追蹤算法不僅可以取得很好的魯棒抗噪效果而且還可以減少重建的背景偽影。之后開展的生物在體實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了多路徑追蹤算法在解決FMT的實(shí)際應(yīng)用中的價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP391.41;R318
【圖文】：

激發(fā)熒光斷層成像技術(shù)經(jīng)過近些年的不斷革新和開拓，大致實(shí)現(xiàn)了從早期的接觸逡逑式成像系統(tǒng)到近些年來應(yīng)用的非接觸式成像系統(tǒng)Ｉ３５＇邋％。早期的成像設(shè)備均采用類似逡逑如圖１．１所示的ＦＭＴ接觸式成像系統(tǒng)。接觸式成像系統(tǒng)將要被成像的物體放置于成逡逑像腔內(nèi)，并在成像腔內(nèi)注射足量的匹配液體，匹配液的選擇根據(jù)的是成像對象本身的逡逑光學(xué)參數(shù)來選擇的，使得整個(gè)成像對象有表面的不均衡予以規(guī)則均衡化，從而避免熒逡逑光在傳輸?shù)倪^程中發(fā)生折射現(xiàn)象。激發(fā)過程中激發(fā)光通過光纖導(dǎo)入成像腔內(nèi)，發(fā)射過逡逑程同樣由光纖導(dǎo)出到成像平面，然后由高靈敏度的冷凝ＣＣＤ相機(jī)來獲取發(fā)射熒光＝逡逑最后通過后續(xù)的斷層重建算法完成整個(gè)重建過程。在眾多接觸式激發(fā)熒光成像比較典逡逑型的是由德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)的Ｖａｓｉｌｉｓ邋Ｎａｔｚｉａｃｈｒｉｓｔｏｓ教授等人研發(fā)而成的，這套ＦＭＴ逡逑系統(tǒng)包含了由３２個(gè)光纖引導(dǎo)的探測裝置，和２４個(gè)光纖引導(dǎo)的激發(fā)光裝置［３７］。并成功逡逑的重建出了熒光光源。但是這套裝置由于存在匹配液體，發(fā)射光在經(jīng)過耦合液傳播的逡逑過程中會(huì)被耦合的吸收掉一部分

邐基于多路徑子空間追蹤算法的激發(fā)熒光斷層重建研[傚義戲墻喲コ上襝低襯Ｐ腿繽跡保菜盡Ｔ詵墻喲ナ匠上襝低持�，是直接把待成像的伭x銜鍰宸胖糜誑掌薪屑し⒐獬上瘛Ｓ曬潭ǖ募し⒐庠垂潭ㄔ諞桓鑫恢枚猿上裎鍰褰義閑姓丈浼し�，通过底部的转盘转动，兰冐制激发光从不同的份^蚶醇し⑸鍰迥詰姆馘義瞎饌擰Ｖ笸ü呃淠模茫茫南嗷占⑸溆饈菁Ｏ啾冉喲ナ降某上襝低�，辶x戲墻喲ナ降某上襝低呈∪チ順上袂緩?fù)匹配液等环节，构建整庚Z上襝低徹袒峒蚪嘈礤義隙�，訋密避灭Qヅ湟旱拇嬖詼苑⑸溆庠斐神詈銜賬ゼ醯那榭觶謔占菁墓義銑討鋅梢曰袢∠嘍鄖康姆⑸溆饈萁泄庠粗亟�。以错炨高另樕弦c低車男旁氡齲郟常福у義希常梗蕁ｅ義閑義掀教ㄥ義希苠澹苠毋鰚|０s6逡逑—抄．．．．．．－—逡逑ｍｍ逡逑ｓｆＳｉｉ逡逑．ａ逡逑—－…——…邐受．．．：邐邐邐邐邐邐邐邐—逡逑圖１．２接觸式的ＦＭＴ系統(tǒng)成像示例逡逑（２）斷層成像方法概況逡逑隨著高靈敏度的冷凝ＣＣＤ相機(jī)分辨率的改進(jìn)和高功率的激光器被研發(fā)，激發(fā)熒逡逑光成像系統(tǒng)獲取的激發(fā)熒光圖像分辨率越來越高，且這項(xiàng)技術(shù)同時(shí)具備可視化非侵入逡逑性的特點(diǎn)，所以在過去的幾年間得到了海內(nèi)外學(xué)者越來越大的關(guān)注和研究。在激發(fā)熒逡逑光的發(fā)射光向外傳播的過程中

ｔ－１次的殘差向量；夂１的相關(guān)程度。然后我們依據(jù)由當(dāng)前路徑參數(shù)／獲得的二進(jìn)制序列逡逑［ｃ１＃，．來選取尤個(gè)或者／＾：最大關(guān)聯(lián)的原子的索引并入支撐集中。最后，形成了當(dāng)逡逑前迭代次數(shù)下的候選集。圖２．２以圖的形式描繪出了等式（２－３７）中的當(dāng)前迭代路徑參逡逑數(shù)／到二進(jìn)制編碼序列［ｃＷ．ｙ］的轉(zhuǎn)化過程。逡逑Ｃ�。剑�、Ｃｌ＝０逡逑ｃ２＝１邐，？邐Ｃ２＝。＞邋ｃ２＝。逡逑／邐＼邐ｊ邋＼邐／邋？逡逑？邋６邋＃ｂ？６＃６逡逑ｃ３＝ｌ邋ｃ３＝０邋ｃ３＝ｌ邋ｃ３＝０邋ｃ３＝ｌ邋ｃ３＝０邋ｃ３＝ｌ邋ｃ３＝０逡逑圖２．２路徑參數(shù)／到二進(jìn)制編碼序列的轉(zhuǎn)化過程逡逑１９逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 LENG ChengCai;TIAN Jie;;Mathematical method in optical molecular imaging[J];Science China(Information Sciences);2015年03期

2 鐘鳴;錢志余;李寬正;戴麗娟;;光學(xué)相干層析成像技術(shù)與醫(yī)學(xué)應(yīng)用[J];生物醫(yī)學(xué)工程研究;2007年02期

本文編號(hào)：2798956