分子影像
 
科研方向

 
 
 
 
 
分子影像
   分子影像学是医学影像技术和分子生物学、化学、物理学、放射医学、核医学以及计算机科学相结合的一门新的学科。它是以体内特定分子为成像对比度源,利用现有的一些医学影像技术对人体内部生理或病理过程在分子水平上进行无损伤的、实时的成像。它将遗传基因信息、生物化学与新的成像探针进行综合,由精密的成像技术来检测,再通过一系列的图像后处理技术,达到显示活体组织在分子和细胞水平上的生物学过程的目的。
 

生物荧光断层成像正问题研究

   本实验室与美国爱荷华大学生物荧光断层成像实验室联合开发了在体生物光学分子成像与分析平台MOSE(Molecular Optical Simulation Environment)。MOSE是基于蒙特卡洛方法来仿真在体生物自发光光子传播的平台,通过仿真可以预测小动物体表面的生物自发光信号。MOSE采用了传统的面向对象设计方法,从而使面向用户的接口简单而易于理解,目前已向教育和研究机构免费提供,可在网站免费下载试用。

               

   我们同时也基于自适应有限元方法来解决自发荧光断层成像正向问题。通过引入自适应有限元的方法,利用预处理迭代算法、后校验的误差估计和局部自适应网格细分,大大提高了正向问题的仿真速度。

 
生物荧光断层成像逆问题研究

   通过生物表面光的分布和强度,重建体内生物组织的吸收和扩散系数和重建体内发光光源的位置和形状,是自发荧光断层成像(BLT)要解决的两类逆问题(逆散射和逆源问题)。BLT的逆问题是一个病态问题(ill-posed problem),唯有通过引进合理的先验知识,增加约束,然后通过最优化技术来获得合理的解(光源信息和组织系数)从而BLT逆问题为多种优化和数值计算方法提供了广阔的空间. 目前国际上用于研究BLT逆问题的方法有: 受约束的最大期望值法; 受约束的SART方法;格林函数法;Born 近似法;有限元法; 无网格法;针对BLT逆问题,本实验室主要研究内容集中在如下三个方面:

   1. 如何更好的选择合理生理信息作为先验约束以及不同的约束对重建精度的影响。

   2. 研究不同重建算法的优劣,并将其引入到BLT重建中。

   3. 自适应有限元方法在BLT逆问题中的应用。

MOSE设备原型开发

   经过对BLT重建问题的前期仿真研究,确定了BLT问题的可行性,通过融合MicroCT和DOT的设备原型系统也正在开发过程中。