《基於單視圖的X射線發光斷層成像系統及方法研究》是依託上海大學，由劉欣擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於單視圖的X射線發光斷層成像系統及方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉欣
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
X射線發光斷層成像（XLCT）對於生物醫學的研究具有重要推動作用。然而，現有XLCT技術難以在成像對象的全身尺度，進行高空間分辨、快速、三維成像，這已不能滿足動態生物醫學研究的需求。因此，本項目擬基於單視圖重建策略，研究並建立適用於小動物動態成像的新型XLCT成像系統及方法。主要研究內容包括：（1）改變現有XLCT成像的設計思路，創新性地基於單視圖重建策略，建立單視圖XLCT成像前向模型。（2）基於壓縮感知理論，結合先驗信息與多能激發/多譜檢測技術，建立單視圖XLCT重建算法。（3）整合單視圖成像前向模型與重建算法，在理論分析指導下，建立新型單視圖XLCT成像系統，實現小動物全身水平的快速、高分辨、三維XLCT成像。項目的完成有助於為基於小動物的在體藥物動力學實驗研究提供更先進的研究手段，具有重要的理論和實際套用意義。
結題摘要
X射線發光斷層成像（XLCT）對於生物醫學的研究具有重要推動作用。然而，現有XLCT技術難以在成像對象的全身尺度，進行高空間分辨、快速、三維成像，這已不能滿足動態生物醫學研究的需求。針對上述問題，本項目主要工作是基於單視圖重建策略，研究並建立適用於小動物動態成像的新型XLCT成像系統及方法。通過四年的研究，我們完成了如下工作。1、構建了單視圖XLCT成像數學模型，並結合X射線補償算法及結構/功能先驗信息提高了前向模型建模的準確性。2、建立了單視圖XLCT重建算法；同時，利用稀疏先驗、時間先驗、組先驗、多能激發成像策略、擴展卡爾曼濾波及小波壓縮等方法，進一步提升了單視圖重建算法的準確性、魯棒性及計算效率。3、創新性地將超高分辨定位成像策略與XLCT相結合，結合深度學習理論，從本質上提高了XLCT成像的空間解析度（~10倍），實現了超高分辨XLCT成像；4、製備了新型納米發光顆粒（NPs）；合成了X射線激發生熱NPs；製備了適用於X-PDT的NPs；在此基礎上，提升了XLCT成像性能並擴展其套用領域。5、基於上述成像模型、重建方法與成像標記物，構建了單視圖錐形束XLCT成像原型系統，實現了基於小動物全身尺度的快速、高分辨、三維XLCT結構與功能成像。在此基礎上，聯合上海聯影公司，以現有商用鉬靶成像系統為基礎，嘗試構建新型XLCT/Mammography多模態乳腺成像系統。此外，在項目研究過程中，我們擴寬了研究領域，將該項目研究的核心技術套用於超高分辨超聲成像；並以此為基礎，成功獲得國家自然科學基金面上項目資助（承擔）。本項目已在《Biomedical Optics Express》、《Journal of Biomedical Optics》、《Physics in Medicine & Biology》、《科學通報》等國內外主流學術期刊和國際會議上以第一（通訊）作者共發表文章21篇，其中，SCI檢索9篇，影響因子累計31；EI檢索11篇；獲上海市科技進步二等獎1項（參與）；參編英文著作1部，ELSEVIER出版社出版；申請國內發明專利3項，授權1項。上述工作迄今已被引用95次（Web of Science Core Collection），包括被JBO主編Brian W. Pogue博士以及史丹福大學的L. Xing博士在其綜述中作為插圖引用。
