一种基于格子玻尔兹曼前向模型的荧光扩散断层成像系统  

A Fluorescence Diffusion Optical Tomography System Based on Lattice Boltzmann Forward Model

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作  者:岑星星 严壮志[1,2] 吴焕迪 CEN Xingxing;YAN Zhuangzhi;WU Huandi(School of Communication and Information Engineering,Shanghai University,Shanghai,200444;Institute of Biomedical Engineering,Shanghai University,Shanghai,200444)

机构地区:[1]上海大学通信与信息工程学院,上海市200444 [2]上海大学生物医学工程研究所,上海市200444

出  处:《中国医疗器械杂志》2020年第1期1-6,共6页Chinese Journal of Medical Instrumentation

基  金:国家自然科学基金(61675124);上海市科委科技支撑计划(19441913700)

摘  要:荧光扩散断层成像(Fluorescence Diffuse Optical Tomography,FDOT)对于医学诊断、药物研究等生物医学应用具有重要意义。通过FDOT,可以定量、无创地获得生物组织中的荧光探针分布,从而实现相应目标的三维定位和检测。为了降低FDOT的使用成本,该研究设计了一套以格子玻尔兹曼(Lattice Boltzmann)前向模型为核心的FDOT系统。该系统集成了光传播模拟和FDOT重建两大功能,具体由参数模块、算法模块、结果显示模块和数据交互模块组成。为了验证该平台的有效性,该研究进行了光传播模拟实验和FDOT重建实验,并分别对比了蒙特卡罗的光传播模拟结果和待重建标记物的真实位置。实验表明,该研究提出的FDOT系统有着良好的可靠性,并具有很高的推广价值。Fluorescence Diffuse Optical Tomography(FDOT)is significant for biomedical applications,such as medical diagnostics,drug research.The fluorescence probe distribution in biological tissues can be quantitatively and non-invasively obtained via FDOT,achieving targets positioning and detection.In order to reduce the cost of FDOT,this study designs a FDOT system based on Lattice Boltzmann forward model.The system is used to realize two functions of light propagation simulation and FDOT reconstruction,and is composed of a parameter module,an algorithm module,a result display module and a data interaction module.In order to verify the effectiveness of the platform,this study carries out the light propagation simulation experiment and the FDOT reconstruction experiment,respectively comparing the Monte Carlo(MC)light propagation simulation results and the real position of the light source to be reconstructed.Experiments show that the proposed FDOT system has good reliability and has a high promotion value.

关 键 词:荧光扩散断层成像 光传播模拟 重建系统 前向模型 格子玻尔兹曼方法 

分 类 号:Q633[生物学—生物物理学] TP391.9[自动化与计算机技术—计算机应用技术]

 

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