1 华中科技大学武汉光电国家研究中心， Britton Chance生物医学光子学研究中心， 湖北 武汉 430074
2 华中科技大学工程科学学院， 生物医学光子学教育部重点实验室， 生物医学工程协同创新中心， 湖北 武汉 430074
荧光分子层析(FMT)成像是一种具有深度分辨能力的宏观光学成像技术，可定位和量化生物体内的荧光分子探针，在蛋白质相互作用研究、药物作用机制解析以及肿瘤治疗效果评价等方面具有巨大的应用潜力。然而，FMT的一个关键挑战是其逆向问题具有高度病态性，这意味着图像重建对测量噪声及各种数值误差非常敏感。要获得良好的图像重建结果，除了尽可能提升系统的性能以减小测量噪声外，还主要取决于两个方面：一是提高正向问题求解的精度以降低数值误差；二是缓解逆向问题的病态性使其抗噪声能力更强。本综述介绍了目前FMT图像重建在这两个方面的研究进展。
医用光学 荧光分子层析成像 图像重建 正向问题 逆向问题
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院， 天津 300072
2 天津市生物医学检测技术与仪器重点实验室， 天津 300072
采用辐射传输方程的简化三阶球谐函数（SP3）近似作为时域荧光扩散层析成像（FDOT）的正向模型，克服了球谐函数近似法（PN）公式复杂，计算量大的缺点和扩散近似（DA）理论对于低散射组织体的不适用性。考虑到时域模式可以同时重建荧光产率和寿命，且技术上较频域模式更容易实现，因此采用时域模型，应用源自广义脉冲谱技术（GPST）的特征数据类型，将基于DA-GPST推广到SP3方程，发展了一套基于SP3-GPST的FDOT图像重建方法。数值模拟结果表明，SP3-GPST重建结果优于DA-GPST。
图像处理 时域荧光分子层析 球谐函数 广义脉冲谱技术 正问题 逆问题
1 苏州大学电子信息学院, 苏州 215021
2 香港理工大学电子及资讯工程学系, 香港
3 悉尼大学信息技术学院, 澳大利亚 悉尼
针对荧光分子断层成像中相应于激发光和发射光的两个正向方程必须串行求解的实际情况, 提出了一种可同时对两个扩散方程进行求解的并行算法。其思想是通过引入乘子矩阵对耦合方程进行解耦来实现并行计算, 并利用有限元方法进行了二维数值模拟, 将算法求解所得结果与基于串行方法, 以Ralf B. Schulz等提出的并行算法所得到的数值模拟结果进行了综合比较。实验表明, 该算法一方面适合于任何大小的斯托克斯频移条件, 具有更广泛的适应性;另一方面提高了荧光分子断层成像正向问题的求解速度和精度,从而有利于整个荧光分子断层成像的快速精确求解。
成像系统 荧光分子断层成像 正向问题 并行计算 数值模拟
中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710068
简述了光学CT正模型的有限元(FEM)解理论,给出了二维圆形组织体光学CT正问题的有限元法解的数值模拟结果,该结果对于生物组织体内光子传输行为以及光CT逆问题的理论和实验研究具有重要的指导意义。
光学CT 正问题 有限元法 扩散方程 数值模拟
