基于荧光图像质量改进的切伦科夫荧光断层成像方法研究

发布时间：2021-01-05 05:51

　　切伦科夫荧光成像（Cerenkov Luminescence Imaging,CLI）因具有广泛临床可用的放射性核素探针而成为近年来光学分子影像领域的研究热点。该技术利用切伦科夫效应,通过探测放射性核素衰变时产生的切伦科夫荧光,从而对体内核素探针进行成像。但由于切伦科夫荧光的强度值较弱,在采集荧光信号进行成像时需要较长时间。同时又由于放射性核素在衰变过程中会伴随着大量高能射线的产生,在长时间的采集下导致得到的切伦科夫荧光图像会受到噪声的污染,严重影响了CLI图像的质量,给基于CLI的定量分析和切伦科夫荧光断层成像（Cerenkov Luminescence Tomography,CLT）的三维重建等工作带来了困扰。为了探究CLI噪声图像对CLT重建工作的影响,本文针对CLI图像存在的噪声问题,对CLI图像去噪的方法进行了初步探究,具体工作如下:（1）针对放射性核素衰变时伴随着高能射线产生导致的图像污染问题,本文提出了结合模糊局部信息C-均值聚类算法和整体变分模型的切伦科夫荧光图像去噪方法。该方法采用噪声像素区域分割以及图像修复两个步骤对CLI图像进行去噪处理,通过在聚类算法中加入局部空... 

【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

切伦科夫荧光成像技术的成像示意图

图 2 切伦科夫效应产生原理图据 Frank-Tamm 公式[24,27]，光的产生是光子在单位距离上移动时发出的荧光的能量总和dw，即光产生率的表达式可以写为：2 22 2 211npdW e cddl c v n 为切伦科夫荧光的角频率，e 为粒子的电荷数，n 为常量。为了得到关系，忽略在光谱分布中色散的影响同时假定 n 1，对公式(1.3)左右两分则有：22dW e ld c 2 ，可以将式(1.4)写成以波长为变量的形式：3dW1d

光源的深度[36]。Spineli 在此基础上建立了基于切伦科夫切伦科夫断层成像（Multispectral Cerenkov Luminescence 一步的改善重建的结果，Li 等人[37]建立了匀质小鼠的三维维成像的系统如图 3 所示。具体的仪器有精诺真 IVIS2）、反光镜两片以及小动物 CT 系统。其中，滤波片用来光图像，反光镜用来实现小动物的多角度成像。但因为光中的吸收系数与散射系数均不同，因此在本次实验中 CLI 无法准确的反映小动物体内的荧光光源的三维空间信息人[38]将131Na I 放射性光源植入非匀质小鼠的体内，对非匀使用 SPECT 断层成像设置对照组。通过 SPECT 重建结果证了 CLT 重建结果的准确性，表明该模型可以成功重建并提高了精度。

【参考文献】：
期刊论文
[1]切伦科夫光学成像研究进展[J]. 马晓伟,杨卫东,汪静.  中华核医学与分子影像杂志. 2012 (01)
[2]X线CT研究与发展之展望[J]. 王革,俞恒永,勃鲁努·德·曼,庄天戈,赵俊.  中国医疗器械杂志. 2008(03)

博士论文
[1]基于正则化的荧光分子断层成像重建方法研究[D]. 易黄建.西安电子科技大学 2013
[2]在体小动物切伦科夫发光断层成像研究[D]. 胡振华.西安电子科技大学 2012
[3]生物发光断层成像中光源重建逆问题研究[D]. 贺小伟.西安电子科技大学 2011



本文编号：2958148