仿CT掃描模式時域擴散熒光層析成像方法與系統(tǒng)研究.pdf

1、擴散熒光層析成像技術(shù)（Diffuse Fluorescence tomography，DFT）作為最具前景的小動物成像手段之一，獲得眾多研究小組的青睞。其利用特定的熒光探針，通過重建目標體的熒光參數(shù)分布情況來實現(xiàn)細胞或分子水平上生物體內(nèi)部生理、病理過程的在體跟蹤和檢測。在DFT的穩(wěn)態(tài)、頻域和時域三種測量模式中，時域測量模式可以提供最多的組織體信息，不僅可對目標體的熒光產(chǎn)率進行定量分析，還可通過對脈沖激勵下產(chǎn)生熒光信號的解析獲得熒光壽命信

2、息，實現(xiàn)熒光產(chǎn)率和熒光壽命的同時重建，具有其他測量模式不可比擬的優(yōu)勢。
　　基于時間相關(guān)單光子計數(shù)(Time-Correlated Single Photon Counting Techniques，TCSPC)技術(shù)的時間分辨系統(tǒng)為時域測量的主要方法之一。TCSPC技術(shù)能夠在記錄低強度光信號時達到皮秒量級的時間分辨率，且具有極高的靈敏度和準確率，在時域測量系統(tǒng)中常與光電倍增管(photomultiplier，PMT)結(jié)合使用。在光

3、學(xué)成像系統(tǒng)中，該時域測量系統(tǒng)通常采用光纖接觸測量模式，這種光纖與成像腔直接接觸的測量方式使得系統(tǒng)的空間采樣率受到源光纖和探測光纖數(shù)量的限制，測量數(shù)據(jù)的不足直接導(dǎo)致了DFT重建過程中的不適定性加劇，影響重建圖像的質(zhì)量。
　　為了保證系統(tǒng)高靈敏度和高準確率的同時，實現(xiàn)空間采樣密度的提升，本文發(fā)展了一套基于PMT-TCSPC檢測技術(shù)的仿CT掃描模式時域擴散熒光層析成像系統(tǒng)，實現(xiàn)了集實驗測量、結(jié)果顯示、數(shù)據(jù)保存、時間原點校正為一體的系統(tǒng)自

4、動化集成控制。
　　基于此全時間分辨系統(tǒng)，利用仿體實驗驗證了提高空間采樣密度可提高系統(tǒng)成像靈敏度與空間分辨率，系統(tǒng)可分辨邊邊距為4mm的不同cy5.5熒光目標體，靈敏度約為1nM/L。此外，進行了小鼠在體熒光成像的初步研究，DFT與XCT圖像對比結(jié)果表明，所采用的DFT成像方法能夠?qū)崿F(xiàn)小鼠體內(nèi)熒光異質(zhì)體的準確定位，驗證了其在小動物模型在體檢測方向上的有效性和可行性。
　　為了克服擴散近似光子輸運模型的限制條件，發(fā)展了一種基于