正電子斷層發(fā)射成像(Positron Emission Tomography, PET)和彌散光學層析成像(Diffuse Optical Tomography, DOT)都是能夠對生物組織進行定量功能成像的醫(yī)學成像方式。前者借助放射性核素標記的分子探針對活體生物體內的生化過程進行顯像；后者則利用人體對近紅外光的透射窗,通過內在生色團獲取組織光學參數(shù)的分布進而得到血氧代謝情況。混合成像是當前醫(yī)學成像領域發(fā)展的熱點,不同成像方式的組合為科研和臨床應用帶來諸多益處。PET和DOT硬件系統(tǒng)能夠較為方便的結合,圖像可互相驗證,互相補充,PET高分辨圖像還可作為DOT先驗信息。本文在對這兩種成像方法分別研究的基礎上,結合混合成像前沿研究方向,分別在硬件構建和圖像重建算法方面的一些關鍵問題做了研究工作,主要內容和貢獻如下。硬件構建方面：1.構建了適用于PET/DOT混合成像的小型平板PET系統(tǒng),利用鍺酸鉍晶體配合新型位置靈敏型光電倍增管作為探測單元,給出了點源、線源等性能測試結果,還對小鼠進行了靜態(tài)和動態(tài)成像實驗。2.開發(fā)適用于混合成像的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：利用現(xiàn)場可編程門陣列(Field Prog... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 多模式混合成像
    1.2 PET/光混合成像
    1.3 PET/DOT混合成像中的科學問題
    1.4 本文的主要貢獻
    1.5 論文組織結構
第2章 PET/DOT問題背景及相關工作
    2.1 正電子斷層成像（Positron emission tomography,PET）
        2.1.1 PET基本原理
        2.1.2 PET數(shù)學模型
        2.1.3 PET圖像重建
        2.1.4 PET硬件系統(tǒng)
    2.2 彌散光學層析成像（Diffuse optical tomography,DOT）
        2.2.1 DOT發(fā)展沿革和基本原理
        2.2.2 DOT數(shù)學模型和圖像重建
        2.2.3 DOT硬件系統(tǒng)
    2.3 PET/光混合成像
        2.3.1 PET/內部生色團光學成像方式混合
        2.3.2 PET/外部生色團光學成像方式混合
        2.3.3 切倫科夫輻射成像
    2.4 本章小結
第3章 面向小動物的混合成像系統(tǒng)：PET成像系統(tǒng)設計
    3.1 系統(tǒng)設計概述
        3.1.1 平面位置靈敏型光電探測器
        3.1.2 平板PET系統(tǒng)概述
    3.2 平板PET系統(tǒng)性能測試與實驗
    3.3 PET高速符合判斷及數(shù)據(jù)采集模塊
    3.4 本章小結
第4章 DOT成像系統(tǒng)與體模實驗
    4.1 DOT系統(tǒng)概述
        4.1.1 DOT系統(tǒng)選擇
        4.1.2 TRS時域DOT系統(tǒng)
    4.2 體模實驗及數(shù)據(jù)校正
        4.2.1 實驗體模的制備
        4.2.2 數(shù)據(jù)采集及校正
    4.3 本章小結
第5章 狀態(tài)空間與PET圖像重建
    5.1 PET圖像重建的狀態(tài)空間體系
        5.1.1 狀態(tài)空間理論
        5.1.2 PET成像狀態(tài)空間描述
    5.2 KF應用于PET圖像重建
        5.2.1 KF算法概述
        5.2.2 基于KF的PET圖像重建
    5.3 H∞濾波器應用于PET圖像重建
        5.3.1 H∞濾波器與PET圖像重建
        5.3.2 基于H∞濾波的PET圖像重建實例
    5.4 考慮系統(tǒng)不確定性的UPWLS算法應用于PET圖像重建
        5.4.1 最小二乘求解PET圖像重建
        5.4.2 最小二乘法的狀態(tài)空間表述
        5.4.3 仿真與體模實驗
    5.5 本章小結
第6章 基于無網(wǎng)格方法的DOT圖像重建
    6.1 DOT正問題的數(shù)值求解
        6.1.1 利用無網(wǎng)格方法求解DOT正問題
        6.1.2 仿真實驗與格林函數(shù)驗證
    6.2 基于自適應二重稀疏點陣的DOT圖像重建
        6.2.1 Levenberg-Marquardt方法求解逆問題
        6.2.2 自適應雙重稀疏點陣重建
        6.2.3 仿真實驗和討論
    6.3 FEM和EFG算法比較
    6.4 PET和DOT圖像重建討論
        6.4.1 狀態(tài)空間體系中的DOT圖像重建
        6.4.2 DOT和PET圖像重建比較
    6.5 本章小結
第7章 總結與展望
    7.1 本文工作的小結和回顧
        7.1.1 硬件方面
        7.1.2 軟件方面
    7.2 本文引出的后續(xù)工作及展望
        7.2.1 硬件方面
        7.2.2 軟件方面
參考文獻
攻讀博士學位期間主要的研究成果
    已發(fā)表或錄用的學術論文
    已完成和投稿的學術論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]核醫(yī)學腫瘤乏氧顯像的進展[J]. 陳剛,王榮福.  北京大學學報(醫(yī)學版). 2006(03)
[2]惡性腫瘤內乏氧細胞研究現(xiàn)狀[J]. 陸雪官,馮炎,胡超蘇.  中華放射腫瘤學雜志. 1999(01)

博士論文
[1]基于隨機優(yōu)化理論的3D ECT數(shù)據(jù)校正及圖像重建[D]. 高飛.浙江大學 2009
[2]基于狀態(tài)空間理論的ECT圖像重建[D]. 田毅.浙江大學 2006



本文編號：2918105