窄束X射線激發(fā)發(fā)光成像系統(tǒng)研制和重建方法研究.pdf

1、窄束X射線激發(fā)發(fā)光成像(X-ray luminescence tomography imaging，XLT)是利用某些磷光納米粒子(phosphor nanoparticles，PNPs)在窄束X射線激發(fā)下會產(chǎn)生可見光的特性進行成像。磷光納米粒子激發(fā)后發(fā)出的可見光信號被高靈敏度的光敏探測器接收，再通過相應(yīng)的重建方法即可恢復(fù)出生物組織內(nèi)PNPs的分布。這種新興的成像技術(shù)具有以下特點：第一，與傳統(tǒng)分子成像技術(shù)相比，該成像模態(tài)擺脫了自體熒光的

2、影響；第二，由于 X射線在生物組織內(nèi)的穿透性強，該成像方式具有較高的成像深度；第三，窄束XLT系統(tǒng)的分辨率與窄束X射線的寬度緊密相關(guān)。
　　本文自主研發(fā)了X射線斷層成像系統(tǒng)和窄束X射線激發(fā)發(fā)光成像系統(tǒng)相融合的雙模態(tài)成像系統(tǒng)，并在該系統(tǒng)條件下開展了一系列仿真實驗和仿體實驗，對窄束XLT系統(tǒng)的各項性能進行了測試，包括窄縫寬度、在不同波長下的產(chǎn)生光信號的強弱以及簡單的仿體穿透性測試。
　　在該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開展了窄束XLT三維重建

3、研究。針對由探測器得到的表面熒光數(shù)據(jù)逆推組織內(nèi)部PNPs的三維分布問題的病態(tài)性，本文提出使用裂分bregman方法用于窄束XLT重建來改善該問題的病態(tài)性。本文分別使用該方法和代數(shù)重建法(Algebra Reconstruction Technique,ART)進行窄束XLT重建，仿真實驗結(jié)果表明重建結(jié)果的距離誤差隨著窄束 X射線的寬度和PNPs在仿體內(nèi)的深度的增加而增大；同時發(fā)現(xiàn)在相同的條件下用裂分bregman方法重建的距離誤差更小，