生物自发光断层成像中最佳光源可行性区快速选取方法

摘要

本发明公开了一种生物自发光断层成像中最佳光源可行性区快速选取方法。所述方法包括确定最佳光源可行性区中心点和确定最佳光源可行性区大小。利用重建光源有趋近于真实光源的特性，经过一定次数的迭代，确定一个与真实光源接近的点作为最佳光源可行性区中心点；根据生物自发光断层成像中前向方程能够模拟光子在生物组织内传输的特性，在光源可行性区中心点确定的情况下，以不同大小的光源可行性区为模拟光源，计算前向方程，并与真实测量的表面光强值进行相关性的比较，最终得到一个包含真实光源的最优光源可行性区。有效降低生物自发光断层成像中欠定性和病态性问题，提高成像质量。

主权项

一种生物自发光断层成像中最佳光源可行性区快速选取方法，其特征在于：根据一个有效的重建过程中其重建光源有趋近于真实光源的特性，经过一定次数的迭代，得到一个接近真实光源的重建中心点，并将其设为最佳光源可行性区中心点，进而确定最佳光源可行性区的大小；其中，最佳光源可行性区中心点的计算具体包括以下步骤：步骤1：在生物自发光断层成像中任意选取一个光源可行性区R₀，其中心点为点P₀；步骤2：利用生物自发光断层成像重建算法对于生物自发光断层成像进行求解，得到一个重建光源，设该重建光源的中心为点P₁；步骤3：计算重建光源的中心点P₁与光源可行性区中心点P₀的几何距离d，若该几何距离d小于设定阈值μ，则以P₁点为最佳光源可行性区中心，算法结束；若该几何距离d大于或等于设定阈值μ，则以P₁点取代P₀点重新设定光源可行性区R₀，返回步骤2，逐步迭代；其中阈值μ的取值根据重建算法的精度设定，取值范围为0＜μ＜0.8mm；步骤4：记录迭代次数，若步骤3中迭代次数达到设定最大次数，或重建光源的中心点与光源可行性区中心点之间的几何距离d小于设定阈值μ，则算法结束，并以最后一次重建中心点为最佳光源可行性区中心点；光源可行性区大小的确定包括以下步骤：步骤5：根据未知光源与生物体表面光强之间的相关性，对光子传输方程进行如下简化，得到如下两个方程：f(S)＝Φ^m    (1)f(R)＝Φ^c    (2)其中f()表示任意一种能够描述光子在生物组织内传输的方程，S为真实光源，R为光源可行性区，Φ^m为生物体表面测量光强值，Φ^c为生物表面计算光强值，比较两式得知，当光源可行性区R越接近于真实光源S时，Φ^c与Φ^m的相关度越高；步骤6：利用得到的光源可行性区中心点P₁设立一个初始体积大于真实光源的光源可行性区R₁；步骤7：以光源可行性区R₁为光源，利用生物自发光断层成像前向公式计算生物表面计算光强值Φ^c，并与生物体表面测量光强值Φ^m比较，求其相关系数cor的值；步骤8：对步骤7求得的相关系数cor的值进行判断，若相关系数cor的值小于设定的阈值γ，且迭代次数小于最大迭代次数，则收缩光源可行性区大小，并转到步骤7；若相关系数cor的值大于设定阈值γ，或者是迭代次数达到设定的最大次数，则停止迭代，并从记录中的相关系数cor值中选取一个最大的值，同时以其对应的光源可行性区大小作为最佳光源可行性区大小，其中阈值γ的设定范围是0＜γ≤1。