文档介绍：第卷第期光学学报., .
年月,
文章编号:——
基于多区域椭圆参数化描述的形状扩散
光学层析成像方法研究
阮平巧刘艳芳高峰赵会娟杨芳
天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津
摘要获取生物组织体的光学结构是扩散光学成像模式研究如扩散光学层析技术和荧光分子成像技术的核心
内容。当假设组织器官中具有均匀光学参数时,光学结构的获取方法可归为基于形状的扩散光学层析成像
重建技术,该技术致力于同时重建组织器官的边界和内部光学参数。实现了二维的边界元正向模型,并与有限元
正向模型的结果进行比较。反演问题中使用了截断奇异值—优化算法,并在噪声水平下用内
部具有个异质体的目标模型进行验证。数值结果表明,提出的图像重建算法具有良好的收敛性能,并能从噪声
数据中准确恢复相应区域的形状参数和光学参数。
关键词生物光学;扩散光学层析成像;边界元法;椭圆参数化描述;截断奇异值分解法;逆问题
中图分类号文献标识码:./.
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引言,和生物自发光层析
,等,是建立在
基于扩展光学层析成像原理的在体光
学分子层析技术,如荧光分子层析特异细胞和生物大分子鉴别与定位基础上的活体生
收稿日期:——;收到修改稿日期:——
基金项目:国家计划、国家自然科学基金,和天津自然科学基金
资助课题。
作者简介:阮平巧一,男,博士研究生,主要从事基于形状的组织光学层析成像方面的研究。
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导师简介:高峰一,男,教授,主要从事组织光学成像方面的研究。: ..
光学学报卷
物生理信息三维获取和定量分析方法,在特异性、灵可以对不同区域根据分辨率要求进行剖分口,这些
敏性和实时性等一系列重要指标上具有其它模态无特点使边界元法非常适合应用于基于形状的
法同时兼有的优点,成为当今医学分子影像技术研技术。
究的热点之一“。作为技术的扩展和应用, 反演问题数学上被视为一个基于光子传
在体光学分子层析遵循“软场”成像模态的基本原输模型的应用优化问题,即应用适合的搜索策略寻
理,其核心为发展基于有效的光子传输模型的反演求光学参数的合理空间分布,以实现测量与模型估
理论,从表面漫射光的时空分布测量信息中重建组计量之问的最佳匹配。本文采用微扰法求解反演问
织体内部的发光源参数荧光产率和寿命、自发光源题中所需的雅可比矩阵,并使用截断奇
强度的三维分布。在“软场”成像技术中,成像目标异值分解方法求解目标函数的线性化近似
体的光学结构即以解剖结构界定的吸收与散射系方程,把反演问题归结为一个线性系统的迭代求解
数的空间分布模式与光子传输模型共同决定着其过程。
内部光子传输与分布规律,因此目标组织体背景光
学结构的定量获取是实现光学分子层析技术的先决光子传输模型
条件之一】。小组的研究表明非均使用扩散方程并结合边界条件作为光子
匀目标光学参数不确定性强烈影响成像的量在组织体内传输的模型,表示为
化精度,等人对的可行性研究~ · , 一,
中也指出,合理获取目标体光学结构对发光源的正上
西· 一,
确定位和定