面向早期乳腺癌诊断的锥束相衬XCT/XLCT双模态成像先进方法

基本信息
批准号:81571723
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:周仲兴
学科分类:
依托单位:天津大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:肖松山,马剑雄,李娇,万文博,刘玲玲,王颖,郝挺,丁号
关键词:
乳腺癌早期诊断双模态成像图像退化模型X射线发光断层成像锥束相衬XCT
结项摘要

The newly developed bimodality imaging technique of fluorescent molecules tomography(FMT)/x-ray computed tomography(XCT) possesses a combined advantage of high sensitivity, excellent specificity, and noninvasive, providing an effective means of exploring the pathogenesis of tumors based on the small-animal model. However, this method has deficiencies in the application of larger size breast tissue imaging: 1) XCT cannot provide sufficient priori structural information of breast tissue for FMT because the XCT image of soft tissue has low contrast; 2) The imaging depth and spatial resolution of FMT is limited because of the scattering effects of the incident laser. In response to these problems, this proposal offers to establish a bimodality imaging technique of phase contrast x-ray computed tomography (XCT)/X-ray luminescence computed tomography (XLCT) with high sensitivity, high contrast and high spatial resolution for in vivo quantitative detection of early breast cancer: 1) To develop a cone-beam phase contrast XCT imaging method for obtaining the high-contrast phase images representing the inner structural information of breast tissue by taking advantage of its phase sensitivity; 2) To overcome the difficulty of insufficient imaging depth and spatial resolution in FMT technique by developing X-ray luminescence computed tomography (XLCT) method with X-ray as the incident excitation light; 3) To establish an accurate image degradation model and effectively compensate the system deterioration from the nonideality of the imaging system; 4) To implement XLCT image reconstruction and information fusion based on the prior phase information provided by phase contrast XCT.

近几年发展的荧光分子层析(FMT)/XCT双模态成像技术,具有高特异性、高灵敏度和无创性等综合优势,提供了小动物模型下探索肿瘤发病机理的有效手段。但是该方法应用于尺寸较大的乳腺组织成像时存在缺欠:XCT对软组织成像对比度低,无法为FMT提供完备的乳腺结构先验信息;FMT因入射激光的散射效应,成像深度和空间分辨率受到限制。针对上述问题,本课题以实现早期乳腺癌在体定量检测为目的,建立高灵敏、高对比度、高空间分辨率的相衬XCT/X射线发光断层成像方法(XLCT)双模态成像方法:1)发展锥束相衬XCT成像方法,利用其相位敏感性,获取表征乳腺组织内部结构信息的高对比度相位信息图像;2)发展以X射线为入射激发光的XLCT,克服FMT方法在成像深度方面的困难;3)建立准确的图像退化模型,有效补偿实际系统非理想性引入的系统恶化效应;4)基于相衬XCT提供的先验相位信息,实现XLCT图像重建及信息融合。

项目摘要

锥束相衬XCT/X射线发光断层成像(XLCT)双模态成像技术,可以克服当前方法成像深度限制以及成像对比度低的问题,在乳腺癌早期检测、诊断等领域具有重要应用价值。本研究在精确建模的基础上实现了一个理论缜密、技术可行的锥束相衬XCT/XLCT双模态图像重建方案,在此基础上探索出有效改善图像重建精度、分辨率和鲁棒性的方法,并开展了相关验证性实验。主要包括:①将基于光纤耦合的多通道光子计数测量技术与扫描、非接触式测量方案相结合,建立了高灵敏、高分辨、高对比度的锥束相衬XCT/XLCT测量系统,可以获得组织体的结构和功能信息,其中XLCT成像扫描时间远少于当前基于EMCCD的单窄束XLCT成像系统;②通过研究系统退化模型与相位抽取结果的相关性,构建了非理想成像系统性能补偿的相衬XCT成像模型,提出时频域联合迭代正则化的相位抽取方法,并发展了基于三维相位抽取的相衬XCT重建方法,提高了相位重建的精度;③构建了XLCT新型扫描机构,并发展了相应的重建方法:基于加权调制和基于宽光束小步长扫描的多光束XLCT重建方法,打破了当前XLCT的成像分辨率,将分辨率提高到传统方法的1.6倍,并兼顾了成像速度。④目前已对所提出的方法和技术进行了仿体、活体小鼠实验,验证了所提方法和技术的可行性和有效性。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

Intensive photocatalytic activity enhancement of Bi5O7I via coupling with band structure and content adjustable BiOBrxI1-x

Intensive photocatalytic activity enhancement of Bi5O7I via coupling with band structure and content adjustable BiOBrxI1-x

DOI:10.1016/j.scib.2017.12.016
发表时间:2018
2

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
3

基于 Kronecker 压缩感知的宽带 MIMO 雷达高分辨三维成像

基于 Kronecker 压缩感知的宽带 MIMO 雷达高分辨三维成像

DOI:10.11999/JEIT150995
发表时间:2016
4

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

DOI:10.11834/jrs.20209060
发表时间:2020
5

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019

周仲兴的其他基金

批准号:81101106
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

基于XLCT/XCT双模态系统的深层原位肿瘤早期精准成像方法

批准号:61601019
批准年份:2016
负责人:张光磊
学科分类:F0125
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
2

采用双能谱锥束CT成像技术改进乳腺癌早期诊断研究

批准号:30770591
批准年份:2007
负责人:陈自宽
学科分类:H2708
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
3

面向肿瘤恶性生物学研究的小动物全身XCT/DOT/FMT多模态成像先进方法

批准号:81371602
批准年份:2013
负责人:高峰
学科分类:H2705
资助金额:100.00
项目类别:面上项目
4

面向早期乳腺肿瘤诊断的MRI导引扩散光层析成像先进方法

批准号:81671728
批准年份:2016
负责人:张丽敏
学科分类:H2705
资助金额:56.00
项目类别:面上项目