《基於XLCT/XCT雙模態系統的深層原位腫瘤早期精準成像方法》是依託北京航空航天大學，由張光磊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於XLCT/XCT雙模態系統的深層原位腫瘤早期精準成像方法
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：張光磊
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
深層原位腫瘤的早期精確檢測對惡性腫瘤的基礎與預臨床研究意義重大，是一個極具挑戰性的影像學難題。如何突破目前在檢測深度、檢測體積和定位精度上存在的瓶頸，有賴於新型影像技術的發展。X射線激發螢光斷層成像(XLCT)技術是一種將功能成像與解剖成像(XCT)天然融合的新興分子影像技術，具有檢測深度深、靈敏度高的突出優勢。本項目擬研究基於XLCT/XCT雙模態系統的深層原位腫瘤早期精準成像方法，針對XLCT前向問題的不準確性和逆向問題的病態性，藉助XCT提供的解剖信息，研究建立高精度雙模態耦合光場理論模型和基於貝葉斯理論的全自適應雙模態重建算法，並構建一套系統、完備的成像性能評價體系作為評估手段，全面提高XLCT技術的成像精準度，以期實現小動物原位腫瘤模型中深層微小腫瘤目標的早期精確檢測，達到微米級定位精度，從而推動早期惡性腫瘤的基礎及預臨床研究的發展。
結題摘要
X射線激發螢光斷層成像（X-ray Luminescence Computed Tomography，XLCT）技術是一種將功能成像與解剖成像（X-ray Computed Tomography，XCT）天然融合的新興分子影像技術，具有檢測深度深、靈敏度高的突出優勢。本項目的研究目標是針對XLCT前向問題的不準確性和逆向問題的病態性，藉助XCT提供的解剖信息，研究建立高精度雙模態耦合光場理論模型和基於新理論框架下的高性能XLCT重建算法，全面提高XLCT技術的成像精準度，以期實現小動物原位腫瘤模型中深層微小腫瘤目標的早期精確檢測，從而推動早期惡性腫瘤的基礎及預臨床研究的發展。本項目的主要研究內容包括：（1）在前向問題研究中，研究構建了高精度雙模態耦合光場理論模型，該模型能夠準確描述高能量的X射線與低能量的螢光信號在小動物體內傳播過程中形成的複雜光場分布，為重建算法研究提供了精確的前向理論模型。（2）在後向問題研究中，將貝葉斯理論引入XLCT成像領域，研究建立了基於貝葉斯理論的XLCT重建算法，並基於該理論研究建立了泛化自適應的XLCT重建算法數學框架，利用先驗信息模型的構建來約束XLCT重建過程，從而降低了逆向問題的病態性，提高了XLCT的成像質量。（3）基於數字鼠模型，研究建立了系統、完備的XLCT成像性能評價體系，通過定量化指標對成像模型和重建算法性能進行了驗證，實現了利用數值仿真方式對研究的成像方法進行全面、客觀的評估，極大提高了算法的研究效率。（4）進行了活體小鼠實驗，驗證了成像方法在活體套用中的可行性。本項目取得的主要成果包括：（1）在科研論文方面，發表國際期刊及會議論文9篇，其中SCI論文8篇。（2）在專利方面，申請國家發明專利1項。（3）在國際交流合作方面，與美國史丹福大學醫學院Lei Xing教授實驗室建立了緊密的科研合作關係，圍繞XLCT技術展開了一系列的合作研究。（4）在國內外學術交流方面，項目組成員參加國際會議2人次，參加國內會議10人次。（5）在人才培養方面，培養碩士畢業生3名，博士畢業生1名。
