32 光传输仿真参数文件 - mose!.doc

中国西安电子科技大学智能生物信息处理中心分子影像研究组 中国科学院自动化所图像处理研究组 美国弗吉尼亚理工大学VT-WFU生物医学工程与科学学院生物医学成像研究部 MOSE 光学分子影像仿真平台 手册 版本 2.2 更新日期：2011.5.29 Jie Tian, Ph. D., tian@ Jimin Liang, Ph. D., jimleung@ Nunu Ren, Ph. D. Candidate, rennunu@ Ge Wang, Ph. D., wangge@ 目 录 目 录 I 1 关于MOSE 1 1.1 简介 1 1.2 新功能 2 1.3 版本2.2功能列表 2 1.4 安装与卸载 3 2 详细使用说明 3 2.1 选择工程类型 3 2.2 光学分子影像 5 2.2.1 新建工程 5 菜单栏 6 工具栏 11 视图区 11 状态栏 12 2.2.2 输入仿真参数 12 参数文件输入 13 对话框输入 14 2.2.3 开始仿真 26 2.2.4 输出仿真结果 27 2.2.5 打开工程 32 2.3 2D-3D能量映射 32 2.4 图像处理 36 2.4.1 阈值提取 36 2.4.2 网格化简 39 2.4.3 边界网格提取 40 3文件格式说明 42 3.1 文件类型 42 3.2 光传输仿真参数文件 42 3.2.1 输入参数文件格式详细说明 42 3.2.2 光源、介质模型、感兴趣区域及探测器说明 45 光源 45 介质模型 45 探测器 47 感兴趣区域 49 3.3 光传输仿真结果文件 50 3.3.1 连续波 50 透射结果 50 吸收结果 53 探测结果 54 3.3.2 时域 55 透射结果 55 吸收结果 55 3.3.3 频域 56 透射结果 56 吸收结果 56 3.4 其他文件 57 4 常见问题 58 1 关于MOSE1.1 简介 DOT）、激发荧光成像FMT）、生物发光成像BLT）。其中FMT与BLT可用于光学分子成像，而DOT成像中由于不涉及到分子探针的标记，并不被认为是光学分子成像，但其在光学分子成像的研究中也起着重要的作用。 随着近红外光学成像算法、技术及设备的不断发展，光学成像系统由最初的光纤接触式探测已逐渐发展到非接触式探测。探测方式的改进降低了研究人员获取大量数据的难度及成本，提高了获取数据的精确性，但是也提高了光传输问题研究的难度。研究人员除了要分析近红外光在生物组织中的传输过程，也要考虑近红外光在自由空间中的传输过程。近红外光在生物组织中的传输行为复杂多样，主要包括反射、吸收、散射、折射、透射等行为，近红外光在自由空间中的传输比较简单，可认为直线传输，也可作为朗伯源处理。 光传输问题的研究可分为前向问题与逆向问题两类：已知生物组织的结构、光学特性和光源的能量分布信息，采用相关模型对光传输过程中的组织内部及外部光强分布进行研究属于光传输研究中的前向问题；已知组织外部光强分布，结合生物组织的组织结构重建生物组织的光学特性或光源能量分布则属于光传输研究中的逆向问题。前向问题研究属于光学分子影像研究的物理基础和理论依据，是逆向问题研究中不可或缺的部分。 根据激发光光源的调制模式不同，成像技术又可分为时域（time domain, TD）、频域（frequency domain, FD）和连续波（continuous wave, CW）三种工作方式。时域表示激发光源为超短脉冲，频域表示激发光源幅度受低频调制，连续波则表示光源的强度保持不变。其中DOT与FMT都可实现TD、FD及CW模式的成像，而BLT只能进行CW模式的成像，这也导致了三种近红外光学成像技术在成像设备及成像过程上的不同，其中CW模式最简单成本也最低，FD模式最复杂成本也最高。 光学技术根据差别可分为两类：接触式成像与非接触式成像。接触式通过将光纤与成像对象（介质）的表面相接触获取介质表面的出射光强信息，非接触式则是通过CCD相机在一段距离之外获取介质表面的出射光强信息。这两者各有优缺点，非接触式成像目前已经成为主流研究方向，但非接触式需要考虑光在自由空间中的传输过程，加大了光学像前向及逆向问题研究的难度。光学分子影像仿真平台（Molecular Optical Simulation Environment，MOSE）是由西安电子科技大学、中国科学院自动化研究所和美国弗吉尼亚理工大学联合研发的仿真平台，能够实现任意复杂形状生物组织及自由空间中光传输过程的仿真。目前，MOSE已基于Monte Carlo，MC）方法实现了DOT、FMT及BLT在CW、TD及FD下的，以及CW下的光在自由空间传输并被CCD相机探测过程的仿真。关于逆向问题的求解，目前仍处于研