《弱散射在體光學投影斷層成像重建方法研究》是依託西安電子科技大學，由朱守平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：弱散射在體光學投影斷層成像重建方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：朱守平
- 依託單位：西安電子科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
光學投影斷層成像(Optical projection tomography,OPT)是一種新型的高分辨三維成像技術。傳統OPT技術只考慮生物組織對光子的吸收未考慮散射影響，也只能重建吸收係數不能重建散射係數。本項目針對在體OPT成像中面臨的弱散射問題，結合OPT成像特點和光子弱散射傳輸特性，構建在體OPT成像模型；以該模型為基礎，研究透射式OPT成像中同時重建吸收和散射係數的有效方案，提高透射式OPT的成像質量,豐富成像信息；採用基於歸一化Born比的方法進行螢光衰減校正，利用Monte Carlo仿真技術對散射分量進行估計並去除，從而實現發射式OPT成像中螢光染料濃度的精確定量重建；採用基於圖形處理器(GPU)加速技術並結合算法最佳化方法提高重建速度；通過仿真實驗、仿體實驗和在體生物實驗驗證算法有效性。本研究工作將有助擴展OPT技術的套用範圍和成像質量的提高，促進其在生命科學領域的套用。
結題摘要
光學投影斷層成像(Optical projection tomography,OPT)是一種新型的高分辨三維成像技術。本項目針對弱散射條件下的在體OPT成像問題，結合OPT成像特點和光子弱散射傳輸特性，研究在體OPT成像的有效方法。項目執行過程中，構建了在體OPT成像系統，並從不同光源-鏡頭的組合、系統解析度、景深等方面對系統的性能進行了測試，實驗結果表明本系統具有較好的成像效果，為開展相關成像方法研究及生物實驗提供了保障。通過實驗分析了被測樣品中散射物質、吸收物質對OPT重建結果的定量影響，以此為基礎研究了弱散射條件下在體OPT 成像的數學模型，開展了發射式和透射式OPT成像算法研究。為了進一步提高OPT成像質量，將圖像超分辨技術套用於OPT成像中，有效提升了OPT成像效果。針對傳統在體OPT成像中需要使用匹配液，樣品很難長期存活的問題，提出了一種適合於OPT活體成像的無需匹配液的新型樣品固定掃描方案。該方案存在只能掃描有限角度的缺陷，為了解決該問題，研究了OPT有限角度成像的有效方法。利用重建圖像的先驗信息，通過將代數疊代算法與總體變分最小化有機結合，實現了OPT有限角度成像。為了提高投影計算精度，設計了一種基於像素頂點驅動的投影模型，實驗結果表明該方法優於當前流行的距離驅動算法。針對該疊代重建算法比較耗時的問題，採用GPU加速技術對該算法進行加速，從而有效提高了成像算法的速度。項目執行過程中開展了一系列的仿真實驗，果蠅、秀麗隱桿線蟲、擬南芥角果、植物菸草根等真實實驗，驗證了方法的有效性。本研究工作將有助擴展OPT技術的套用範圍和成像質量的提高，促進其在生命科學領域的套用。
