基于三支决策及其扩展模型的荧光分子断层成像研究

发布时间：2020-12-10 20:06

　　荧光分子断层成像(FMT)能够在细胞及分子水平上计算出生物体内部荧光光源的三维空间分布,在肿瘤早期检测、抗癌治疗效果评估以及药物研发等方面具有非常广阔的应用前景。然而由于生物组织是一种具有强散射性的混沌介质,而且在实际过程中采集到的表面荧光测量值不充足,导致FMT重建具有高度的不适定性。通过准确刻画目标可行区域减少未知量个数,能有效缓解重建问题的病态性。本文借助三支决策及其扩展模型,结合典型正则化方法进行荧光目标的多级重建。全文工作主要围绕基于三支决策及其扩展模型的荧光分子断层成像展开,具体研究内容如下。(1)基于三支决策理论的荧光分子断层成像。FMT是典型的逆问题求解,具有严重的病态性。为了缓解问题病态性,本文提出一种基于三支决策理论的重建框架。将传统方法获得的重建结果作为论域,利用三支决策思想,确定一组阈值α和β(0≤α＜β＜1)获得正域、边界区域和负域。将正域和边界域合并为目标可行区,在可行区内再用传统方法重建,将可行区上的重建结果再用三支决策,获得的正域即为最终结果。在这里,三支决策用了两次,第一次用于提供目标可行区,第二次用于提取目标,去除背景。圆柱体仿真实验和真实小鼠实验均... 

【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

FMT成像的流程图

图 13 基于三支决策理论的荧光分子断层成像流程图验结果与分析了验证基于三支决策理论的荧光分子断层成像的可行性和有效性，柱仿真实验和真实小鼠实验。为了评估所提算法的性能，本文引入ocationError，LE）和归一化均方误差（NormalizedRoot-mean-squareE）对重建性能进行定量分析。1）位置误差 LE：重建出的荧光目标中心位置与真实荧光目标中心欧氏距离，计算公式为2 2 2000LE ( x x ) ( y y ) (z z)， z )表示重建目标的中心位置坐标，000( x , y, z )表示真实荧光目标的中

图 17 真实小鼠的躯干部分示意图 （a）真实小鼠躯干部分的三维示意图，（b）荧目标在 Z=7.4mm 处的垂直视图表 6 各器官组织的光学参数（1mm ）[82]器官名称670nm 710nm吸收系数 约化散射系数 吸收系数 约化散射系数肌肉 0.075 0.412 0.043 0.350心脏 0.051 0.944 0.030 0.870肺 0.170 2.157 0.097 2.093肝脏 0.304 0.668 0.176 0.629肾脏 0.058 2.204 0.034 2.021胃 0.010 1.417 0.007 1.340

【参考文献】：
期刊论文
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[2]基于局部保留投影的荧光分子断层成像快速重建[J]. 张旭,易黄建,侯榆青,张海波,贺小伟.  光学学报. 2016(07)
[3]光学分子影像关键技术及应用研究[J]. 田捷,董迪,惠辉,迟崇巍,尚文婷,胡振华,臧亚丽,梁潇.  科研信息化技术与应用. 2016(02)
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[5]基于非凸稀疏正则的荧光分子断层成像[J]. 郭红波,贺小伟,侯榆青,董芳,张书玲.  光学学报. 2015(07)
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[7]荧光分子断层成像系统的研究进展与比较[J]. 陈延平,白净.  中国生物医学工程学报. 2009(03)
[8]光学分子影像学及其应用[J]. 石立兴,张继武.  中国医学影像技术. 2008(12)

博士论文
[1]有限元方法和正则化策略在光学分子影像中的应用[D]. 李维.西安电子科技大学 2015
[2]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
[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

硕士论文
[1]基于三支决策理论的荧光分子断层成像重建方法的研究[D]. 王潇.西北大学 2018



本文编号：2909296