[发明专利]一种基于迭代重加权的生物自发荧光断层成像方法

摘要

本发明涉及一种基于迭代重加权的生物自发荧光断层成像方法及装置。这种方案通过捕捉荧光蛋白基因的肿瘤细胞所发射出的光子信号，能够三维重建出生物体内肿瘤病灶区的大小，同时融合Micro-CT提供的生物体解剖结构信息，还能对病灶区进行定位分析。本发明结合自发荧光成像提供的功能信息与Micro-CT成像提供的结构信息，建立非匀质生物体模型和基于扩散方程的光子传输模型，利用范数正则化与迭代重加权相结合的优化策略，实现生物体内部光源的三维重建。本发明提出的方案能通过更少的观测量重建出更逼近真实解的结果，不但能有效提高求解的计算效率，还能增加重建算法的鲁棒性，适用于实际生物体内部的肿瘤三维探测与定量分析。

主权项

一种基于迭代重加权的生物自发荧光断层成像方法，其包括如下步骤：步骤1、将生物体中预定组织器官的Micro‑CT成像数据进行合成，建立非匀质三维生物体模型，并对其进行离散化，得到离散化的非匀质三维生物体模型；其中所述非匀质三维生物体模型中各个组织器官具有相应的光学系数值；步骤2、将利用自发荧光成像得到的所述生物体的多角度二维表面光强分布信息映射到所述离散化的非匀质三维生物体模型的三维表面，得到生物体表面光强分布，并建立光子传输模型；步骤3、采用有限元方法将上述光子传输模型转换为线性矩阵方程的形式；步骤4、利用范数正则化与迭代重加权相结合的优化策略，对上述线性矩阵方程进行变换，得到优化目标函数；步骤5、引入迭代收缩算子，以逐步迭代的方式对所述优化目标函数求解，得到生物体内部的光强分布。