【摘 要】
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很多疾病都与组织中的异常血流值有关。近红外漫射光相关断层成像(Diffuse Correlation Tomography,DCT)是一种用于生物组织血流无创成像的新兴技术,其中,图像重建算法是血流
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很多疾病都与组织中的异常血流值有关。近红外漫射光相关断层成像(Diffuse Correlation Tomography,DCT)是一种用于生物组织血流无创成像的新兴技术,其中,图像重建算法是血流成像效果的关键因素。本文对DCT血流重建算法开展了较为深入和系统的研究,重点考察和比较两类重建算法,即代表偏微分方程成像框架的有限元算法(Finite Element Method,FEM)和代表积分方程成像框架的N阶线性(Nth-order Linear,NL)算法,主要研究内容包括:1、基于有限元方法(FEM)的DCT重建算法。利用基于漫射光断层成像(Diffuse Optical Tomography,DOT)的开源软件包Nirfast,并结合DCT的微分方程表达式,实现了有限元的建模和血流成像计算。2、光学探头(Source-Detector)S-D位置设计。为了充分的利用蒙特卡罗(Monte Carlo,MC)方法仿真的光子信息(光子路径、权重)来提高血流重建质量,本文设计了新型的光学探头S-D阵列。3、建立上述两种DCT重建算法的计算机仿真模型;并开展了仿体实验,对重建算法进行了定量的评测。为了评价FEM和NL模型的血流成像质量,本文从平均误差(Mean Error),均匀度(CV)和对比度(ζ)三个参数对重建结果进行了评测。计算机仿真和仿体实验结果均表明,在相同S-D阵列和空间体素条件下,NL重建算法在对比度和均匀性方面均优于FEM方法。说明DCT血流成像受重建算法的影响很大,因此在未来的算法设计和优化中具有很大的潜力。
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