正電子斷層發(fā)射成像(Positron Emission Tomography, PET)和彌散光學(xué)層析成像(Diffuse Optical Tomography, DOT)都是能夠?qū)ι锝M織進(jìn)行定量功能成像的醫(yī)學(xué)成像方式。前者借助放射性核素標(biāo)記的分子探針對(duì)活體生物體內(nèi)的生化過(guò)程進(jìn)行顯像；后者則利用人體對(duì)近紅外光的透射窗,通過(guò)內(nèi)在生色團(tuán)獲取組織光學(xué)參數(shù)的分布進(jìn)而得到血氧代謝情況。混合成像是當(dāng)前醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域發(fā)展的熱點(diǎn),不同成像方式的組合為科研和臨床應(yīng)用帶來(lái)諸多益處。PET和DOT硬件系統(tǒng)能夠較為方便的結(jié)合,圖像可互相驗(yàn)證,互相補(bǔ)充,PET高分辨圖像還可作為DOT先驗(yàn)信息。本文在對(duì)這兩種成像方法分別研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合混合成像前沿研究方向,分別在硬件構(gòu)建和圖像重建算法方面的一些關(guān)鍵問(wèn)題做了研究工作,主要內(nèi)容和貢獻(xiàn)如下。硬件構(gòu)建方面：1.構(gòu)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(cè)單元,給出了點(diǎn)源、線源等性能測(cè)試結(jié)果,還對(duì)小鼠進(jìn)行了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)成像實(shí)驗(yàn)。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(chǎng)可編程門陣列(Field Prog... 

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【學(xué)位級(jí)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(xué)問(wèn)題
    1.4 本文的主要貢獻(xiàn)
    1.5 論文組織結(jié)構(gòu)
第2章 PET/DOT問(wèn)題背景及相關(guān)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(xué)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(xué)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(xué)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(nèi)部生色團(tuán)光學(xué)成像方式混合
        2.3.2 PET/外部生色團(tuán)光學(xué)成像方式混合
        2.3.3 切倫科夫輻射成像
    2.4 本章小結(jié)
第3章 面向小動(dòng)物的混合成像系統(tǒng)：PET成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述
        3.1.1 平面位置靈敏型光電探測(cè)器
        3.1.2 平板PET系統(tǒng)概述
    3.2 平板PET系統(tǒng)性能測(cè)試與實(shí)驗(yàn)
    3.3 PET高速符合判斷及數(shù)據(jù)采集模塊
    3.4 本章小結(jié)
第4章 DOT成像系統(tǒng)與體模實(shí)驗(yàn)
    4.1 DOT系統(tǒng)概述
        4.1.1 DOT系統(tǒng)選擇
        4.1.2 TRS時(shí)域DOT系統(tǒng)
    4.2 體模實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)校正
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)體模的制備
        4.2.2 數(shù)據(jù)采集及校正
    4.3 本章小結(jié)
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(yīng)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(yīng)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(shí)例
    5.4 考慮系統(tǒng)不確定性的UPWLS算法應(yīng)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(shí)驗(yàn)
    5.5 本章小結(jié)
第6章 基于無(wú)網(wǎng)格方法的DOT圖像重建
    6.1 DOT正問(wèn)題的數(shù)值求解
        6.1.1 利用無(wú)網(wǎng)格方法求解DOT正問(wèn)題
        6.1.2 仿真實(shí)驗(yàn)與格林函數(shù)驗(yàn)證
    6.2 基于自適應(yīng)二重稀疏點(diǎn)陣的DOT圖像重建
        6.2.1 Levenberg-Marquardt方法求解逆問(wèn)題
        6.2.2 自適應(yīng)雙重稀疏點(diǎn)陣重建
        6.2.3 仿真實(shí)驗(yàn)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(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 本文工作的小結(jié)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(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間主要的研究成果
    已發(fā)表或錄用的學(xué)術(shù)論文
    已完成和投稿的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]核醫(yī)學(xué)腫瘤乏氧顯像的進(jìn)展[J]. 陳剛,王榮福.  北京大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版). 2006(03)
[2]惡性腫瘤內(nèi)乏氧細(xì)胞研究現(xiàn)狀[J]. 陸雪官,馮炎,胡超蘇.  中華放射腫瘤學(xué)雜志. 1999(01)

博士論文
[1]基于隨機(jī)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(xué) 2009
[2]基于狀態(tài)空間理論的ECT圖像重建[D]. 田毅.浙江大學(xué) 2006



本文編號(hào)：2918105