發(fā)布時間：2020-08-21 04:56

【摘要】：激發(fā)熒光斷層成像(Fluorescence Molecular Tomography,FMT)是當前光學分子影像研究中的一大重要的技術。激發(fā)熒光斷層重建技術被逐漸應用于預臨床研究中,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、計算規(guī)模大等缺點使得重建問題是一個具有挑戰(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實際問題對于重建精度和魯棒性有著特定的標準要求,設計了利用L1正則化的稀疏約束進行激發(fā)熒光斷層重建的實驗研究。然后從重建精度、重建耗時和重建魯棒性來評估和評判重建的性能是否達到FMT實際重建問題的要求。本文的主要貢獻如下: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。算法輸入需要一個稀疏度因子,這個因子通常是根據(jù)經(jīng)驗值來預設,然后通過二進制編碼的原則擴充不同的支撐集,每個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支撐集所形成的重建結(jié)果的殘差,選擇一個最優(yōu)的支撐集來應用于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使得求解FMT重建問題更加的簡略化。為了驗證提出的重建方法的適用性,我們設計了包含三個光源的仿體實驗,并且對數(shù)值仿真實驗的實驗結(jié)果做了位置誤差和相關強度誤差的定量分析。結(jié)果表明多路徑子空間追蹤的數(shù)值仿真實驗獲得了滿意的結(jié)果。從精度方面,重建的光源位置離金標準光源中心誤差低于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驗進一步驗證了多路徑追蹤算法在解決FMT的實際應用中的價值。
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP391.41;R318
【圖文】：

激發(fā)熒光斷層成像技術經(jīng)過近些年的不斷革新和開拓，大致實現(xiàn)了從早期的接觸逡逑式成像系統(tǒng)到近些年來應用的非接觸式成像系統(tǒng)Ｉ３５＇邋％。早期的成像設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參數(shù)來選擇的，使得整個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)光通過光纖導入成像腔內(nèi)，發(fā)射過逡逑程同樣由光纖導出到成像平面，然后由高靈敏度的冷凝ＣＣＤ相機來獲取發(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個光纖引導的探測裝置，和２４個光纖引導的激發(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�。訒裉定的激发光源固定哉浕个位置对成像捂D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�。相比絾靴式的成弦c低�，辶x戲墻喲ナ降某上襝低呈∪チ順上袂緩推ヅ湟旱然方冢菇ㄕ齔上襝低徹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相機分辨率的改進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，且這項技術同時具備可視化非侵入逡逑性的特點，所以在過去的幾年間得到了海內(nèi)外學者越來越大的關注和研究。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的相關程度。然后我們依據(jù)由當前路徑參數(shù)／獲得的二進制序列逡逑［ｃ１＃，．來選取尤個或者／＾：最大關聯(lián)的原子的索引并入支撐集中。最后，形成了當逡逑前迭代次數(shù)下的候選集。圖２．２以圖的形式描繪出了等式（２－３７）中的當前迭代路徑參逡逑數(shù)／到二進制編碼序列［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)／到二進制編碼序列的轉(zhuǎn)化過程逡逑１９逡逑

【參考文獻】

相關期刊論文 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;;光學相干層析成像技術與醫(yī)學應用[J];生物醫(yī)學工程研究;2007年02期

本文編號：2798956