基于多光谱混合组织特异性模型的契伦科夫荧光高精度三维成像研究

基本信息
批准号:61401462
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:王坤
学科分类:
依托单位:中国科学院自动化研究所
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:胡振华,吴萍,刘海哮,彭冬,李雅倩
关键词:
三维重建算法多模态医学图像处理多模影像精确配准光学多模成像模型契伦科夫荧光断层成像
结项摘要

As a new optical imaging modality, Cerenkov Luminescence Tomography (CLT) is able to use the clinical radionuclide probes to acquire 3D molecular and cellular level information in vivo, which makes it have great value for pre-clinical scientific researches and the potential applications of clinical translational medicine. However, for imaging deep organs with tumor multi-focuses, the imaging accuracy, reconstruction speed and the robustness of CLT have yet to be further improved. To overcome these scientific problems, this project is aimed to create CLT multispectral tissue specific imaging model, parallel strategies iterative shrinkage reconstruction algorithms and multi-angle Cerenkov-CT images 3D fusion algorithms, so that the accuracy, speed and robustness of CLT could be improved by merging the optical property of Cerenkov luminescence and the prior anatomical structure information of CT together. Final, the submillimeter accuracy, fast and robust CLT for imaging the deep organs (like liver, stomach and kidney) with tumor multi-focuses inside live small animals can be achieved. Therefore, this poject will facilitate the pre-clinical applications in early tumor detection, tumor mechanism research and antitumor drugs development. It will also accelerate the transformation of clinical medicine for CLT.

作为一种新颖的光学成像,契伦科夫荧光断层成像能够使用临床上广泛应用的核素探针对生物活体进行三维分子细胞水平成像,具有很高的预临床科研价值和临床医学转化应用潜力。本项目针对契伦科夫荧光断层成像在生物体深层组织器官中,对于多肿瘤病灶的成像精度、速度和鲁棒性有待进一步提高的科学问题,研究契伦科夫多光谱混合组织特异性成像模型,多策略并行迭代收缩重建算法和多角度契伦科夫-CT图像三维融合配准算法,融合契伦科夫荧光连续宽频谱的光学特性和CT图像的解剖结构先验信息,从而增大契伦科夫荧光断层成像的精度、加快重建速度和提高成像鲁棒性,最终实现小动物深层组织器官(如肝脏、胃、肾脏等)多光源(即多病灶)的亚毫米级精度快速鲁棒契伦科夫荧光断层成像。这将有助于促进契伦科夫荧光成像在肿瘤早期检测,发展机理研究和抗肿瘤药物研发等领域的预临床应用,以及加速其临床医学转化。

项目摘要

作为一种新颖的光学成像,契伦科夫荧光断层成像能够使用临床上广泛应用的核素探针对生物活体进行三维分子细胞水平成像,具有很高的预临床科研价值和临床医学转化应用潜力。本项目针对契伦科夫荧光断层成像在生物体深层组织器官中,对于多肿瘤病灶的成像精度、速度和鲁棒性有待进一步提高的科学问题,研究契伦科夫荧光断层成像的新型成像原理、成像模型和三维重建算法。通过构建相关的成像设备平台,开展了小动物肝癌、乳腺癌、脑胶质瘤等原位肿瘤模型的生物医学研究和应用。契伦科夫断层成像的精度由约1毫米提高到了500微米以内,速度由数分钟提高到了20秒以内,并在活体上成功无创高灵敏检测到了直径不足2毫米的早期微小肿瘤。相关研究将有助于促进契伦科夫荧光成像在肿瘤早期检测,发展机理研究和抗肿瘤药物研发等领域的预临床应用,以及加速其临床医学转化。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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