基于簡化球諧波-擴散近似混合模型的激發(fā)熒光斷層成像方法.pdf

1、由于激發(fā)熒光斷層成像（Fluorescence molecular tomography, FMT）可通過非接觸式探測器獲取的體表測量數(shù)據(jù)，準確三維地重現(xiàn)活體小動物體內(nèi)熒光探針的位置和濃度分布，它已經(jīng)成為生物制藥、腫瘤診斷等預(yù)臨床領(lǐng)域強有力工具。構(gòu)建一個能夠準確快速地描述熒光在組織中傳播過程的前向模型，對于激發(fā)熒光斷層成像是非常重要的。擴散近似方程（Diffusion equation, DE）由于在高散射組織中的高效準確性而被最早用于

2、激發(fā)熒光斷層成像的前向模型技術(shù)。然而，在某些情況下，如低散射、高吸收、組織邊界和光源附件，DE會變得不準確，所以簡化球諧波（Simplified spherical harmonics approximation，SPN）被提了出來。相比于DE，SPN的準確性更高，但其求解效率卻要低很多。
　　針對SPN和DE在描述光在組織中傳播過程中的不足，我們首先提出了一種基于簡化球諧波-擴散近似方程的光傳輸混合模型（hybrid SPN-D

3、E model, HSDM）。在建立的混合模型中，簡化球諧波和擴散近似方程分別用來描述光在低散射和高散射組織中的傳播過程；通過構(gòu)建邊界耦合條件，將兩者耦合為統(tǒng)一形式的光傳輸混合模型。HSDM充分利用了簡化球諧波和擴散近似方程的優(yōu)點，拋棄了它們的缺點;因此，它可以達到在準確性和效率之間的一個完美平衡。其次，我們通過在激發(fā)和發(fā)射過程中兩次使用混合模型建立了激發(fā)熒光斷層成像的前向模型，應(yīng)用有限元方法和混合多級正則化策略對前向模型進行求解，從而