基于二维圆域解析模型的时域扩散荧光层析原理与实验研究  

A Methodological and Experimental Investigation on Time-Domain Diffuse Fluorescence Tomography of Analytic Based on Two-Dimensional Circular Scheme

作　　者：李娇[1] 高峰[1] 易茜[1] 张丽敏[1] 赵会娟[1] 

机构地区：[1]天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津300072

出　　处：《中国激光》2010年第11期2743-2748,共6页Chinese Journal of Lasers

基　　金：国家863计划(2009AA02Z413);国家973计划(2006CB705700);国家自然科学基金(30870657;30970775);天津市自然科学基金(09JCZDJC18200)资助课题

摘　　要：提出了基于二维圆域解析模型的时域扩散荧光层析图像重建算法。采用了外推边界条件下二维圆域结构的扩散方程解析解,利用基于耦合扩散方程拉氏变换的广义脉冲谱技术和基于玻恩比的归一化逆问题模型,实现圆柱层析模式下的图像重建。为了解决线性求逆过程中的病态问题,采用了代数重建技术进行相应的线性求逆。并通过引入一对实数拉氏变换因子,实现荧光产率和寿命的同时重建。利用多通道的时间相关单光子计数系统对实验仿体进行了圆柱层析式时间分辨的数据测量,实验结果表明,提出的重建算法对于目标体的位置和形状都进行了较准确的重建,从而验证了该重建算法的可靠性及可行性。An image reconstruction method for time-domain fluorescence diffuse optical tomography is proposed using a two-dimensional（2D） turbid medium of circular domain.The methodology based on a linear generalized pulse spectrum technique,employs analytic expressions of the Laplace-transformed time-domain photon-diffusion model to construct a Born normalized inverse model.The resultant linear inversions introducing a pair of real domain transform-factors are solved with an algebraic reconstruction technique to separate distributions of the fluorescent yield and lifetime.The effectiveness and feasibility of the proposed scheme have been validated by experiment using multi-channel time-correlated single-photon-counting system.The results show that the approach retrieves the position and shape of the targets with a reasonable accuracy.

关 键 词：生物光学 扩散荧光层析成像 扩散方程解析解 时间相关单光子计数 

分 类 号：Q63[生物学—生物物理学]