面向活体小动物模型的非接触式荧光扩散层析成像研究

发布时间：2021-05-07 11:34

　　荧光扩散层析成像（Fluorescence Diffuse Optical Tomography,FDOT）技术是将荧光分子探针和扩散光学层析成像技术相结合,从而实现对特异性生物大分子的在体跟踪和检测。该技术的高特异性和高灵敏度等特性使其逐渐成为光学成像领域的研究热点,并在小动物分子成像领域中具有极大的实际应用价值。活体小动物成像可有效地探究组织体生理病理发生和发展机制,为人类疾病的早期诊断和治疗提供重要依据。本文提出的基于EMCCD平板探测器的空间光FDOT成像方法能够避免光纤的耦合误差,并有效利用空间光源扫描获得的大量测量数据,在面向活体小动物成像应用中具有明显优势。本文发展了面向活体小动物成像应用的基于EMCCD（Electron-Multiplying CCD）空间光测量的非接触式稳态FDOT系统。在此基础上,针对小动物FDOT成像实验中通常采用的圆柱模型,提出了一种新的EMCCD信息提取及扩展方法。该方法只提取图像中央部分像素作为检测信息,成功地避免了复杂的焦点校正计算,有效地降低了求逆问题的病态性。通过大量的固态仿体FDOT实验验证了该方法的有效性,并且证明了当提取的信息区... 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 空间光FDOT的研究意义
    1.3 空间光FDOT的研究现状
    1.4 本文主要研究内容及结构安排
第二章 FDOT理论基础及系统
    2.1 光与生物组织体相互作用的基本形式
    2.2 光在组织中的传输模型及模型求解方法
        2.2.1 玻尔兹曼辐射传输方程
        2.2.2 辐射传输方程的近似解——扩散方程
        2.2.3 辐射传输方程的数值解——蒙特卡洛模拟
        2.2.4 FDOT图像重建算法
    2.3 非接触式FDOT系统
        2.3.1 系统设计思路及组成
        2.3.2 系统扫描方案及参数
    2.4 本章小结
第三章 针对小动物FDOT系统的信息提取及扩展方法研究
    3.1 系统矫正
    3.2 信息提取及扩展方法的研究
        3.2.1 信息提取及扩展方法的基本思路
        3.2.2 针对信息提取范围的理论计算
    3.3 实验固态仿体与荧光剂
        3.3.1 实验固态仿体的制备
        3.3.2 实验固态仿体与荧光剂参数
    3.4 信息提取区域S大小的讨论
        3.4.1 成像腔直径D对提取区域S的影响
        3.4.2 约化散射系数μ_s' 对提取区域S的影响
        3.4.3 实验结论
    3.5 子域数N的讨论
    3.6 本章小结
第四章 针对小动物实验的液态仿体定量研究
    4.1 实验液态仿体
    4.2 FDOT成像方法的探测深度
    4.3 FDOT成像方法的灵敏度
    4.4 FDOT成像方法的空间分辨率测试
    4.5 本章小结
第五章 活体小动物FDOT实验
    5.1 小动物模型的选择
    5.2 实验准备及后期整理
    5.3 仿肿瘤模型荧光异质体活体小鼠实验
        5.3.1 仿肿瘤模型荧光异质体
        5.3.2 仿肿瘤模型荧光异质体的定位
        5.3.3 实验结果及分析
    5.4 双荧光异质体浓度对比活体小鼠实验
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文主要总结
    6.2 今后工作展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]小鼠荧光层析成像系统及数据提取扩展方法[J]. 赵会娟,王倩,周晓青,陈玮婷,高峰.  光子学报. 2014(10)
[2]基于1范数的电阻层析成像图像重建算法[J]. 张玲玲,王化祥,范文茹.  天津大学学报. 2011(09)
[3]荧光分子成像技术概述及研究进展[J]. 朱新建,宋小磊,汪待发,白净.  中国医疗器械杂志. 2008(01)
[4]荧光寿命成像及其在生物医学中的应用[J]. 刘立新,屈军乐,林子扬,陈丹妮,郭宝平,牛憨笨.  深圳大学学报. 2005(02)
[5]医用电子内窥镜图象畸变校正方法的研究[J]. 陈冬青,谢洪波,徐智,郁道银.  中国生物医学工程学报. 2001(01)
[6]超短激光脉冲作用下生物组织体光学响应的时域和频域分析──Dirichlet边界条件和无向点激励源[J]. 高峰,牛憨笨,张焕文.  光子学报. 1997(10)

博士论文
[1]基于形状的扩散光学层析成像理论与技术研究[D]. 阮平巧.天津大学 2010
[2]时域荧光扩散光层析的基本理论与实验研究[D]. 张丽敏.天津大学 2009

硕士论文
[1]基于空间光测量的光学层析成像系统研究[D]. 范颖.天津大学 2012
[2]时间分辨组织体光学参数测量及扩散光学成像实验研究[D]. 覃东利.天津大学 2007



本文编号：3173320