项目名称: 弱散射在体光学投影断层成像重建方法研究

项目编号: No.61471279

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 朱守平

作者单位: 西安电子科技大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 光学投影断层成像(Optical projection tomography,OPT)是一种新型的高分辨三维成像技术。传统OPT技术只考虑生物组织对光子的吸收未考虑散射影响,也只能重建吸收系数不能重建散射系数。本项目针对在体OPT成像中面临的弱散射问题,结合OPT成像特点和光子弱散射传输特性,构建在体OPT成像模型;以该模型为基础,研究透射式OPT成像中同时重建吸收和散射系数的有效方案,提高透射式OPT的成像质量,丰富成像信息;采用基于归一化Born比的方法进行荧光衰减校正,利用Monte Carlo仿真技术对散射分量进行估计并去除,从而实现发射式OPT成像中荧光染料浓度的精确定量重建;采用基于图形处理器(GPU)加速技术并结合算法优化方法提高重建速度;通过仿真实验、仿体实验和在体生物实验验证算法有效性。本研究工作将有助扩展OPT技术的应用范围和成像质量的提高,促进其在生命科学领域的应用。

中文关键词: 成像方法;光学投影断层成像;在体;定量成像;弱散射

英文摘要: Optical projection tomography (OPT) is a new high-resolution three-dimensional imaging technology. Traditional OPT techniques only consider the absorption effects of biological tissue to photons without considering the effect of scattering,therefore it can only reconstruct the absorption coefficients but not scattering coefficients. In order to solve the weakly scattering problem in in-vivo OPT imaging, this project will construct OPT imaging model combined with OPT imaging characteristics and transmission characteristics of weakly scattering of photons. Based on this model, we will research on the reconstitution methods both for absorption and scattering coefficients in the transmission OPT imaging. We will achieve quantitative reconstruction of the fluorescent dye concentration by using the normalized Born ratio method for attenuation correction and using the Monte Carlo simulation technique to estimate the scattering component. The graphics processor unit (GPU) based on acceleration technology will be used to improve the speed of reconstruction. The validate of the algorithm effectiveness will be tested through simulation, phantom experiments and biological experiments. This work will help to expand the application scope of OPT technology, to improve its image quality and to promote its application in the field of life sciences.

英文关键词: Imaging method;optical projection tomography;in vivo;quantitative imaging;weakly scattering

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