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研究进展:一种解耦合的荧光蒙特卡罗物理计算模型

导读: 随着越来越丰富的荧光探针被开发出来,扩散光学断层成像技术与荧光分子探针技术结合被广泛地应用于生物组织内部特异性生物分子活动规律的在体跟踪。

  扩散光学断层成像技术在癌症诊断、药物研发以及基因表达可视化的研究中具有广泛的应用前景。随着越来越丰富的荧光探针被开发出来,扩散光学断层成像技术与荧光分子探针技术结合被广泛地应用于生物组织内部特异性生物分子活动规律的在体跟踪。建立一个高精度和高效率的物理计算模型是改善荧光扩散光学断层成像定量精度低的一个关键问题。

  武汉光电国家实验室骆清铭教授领导的科研团队,在国际上率先提出一种解耦合的荧光蒙特卡罗物理计算模型用于定量的荧光扩散光学断层成像。该模型基于辐射传输理论通过解耦合出荧光光学参数与路径概率密度函数的关联,使荧光光子的权重函数与荧光光学参数相关联,从而沿着激发光光子路径,能够直接计算荧光光子的权重。该模型在浑浊介质中任意光学参数下比微扰荧光蒙特卡罗模型具有更高的计算精度和计算效率。研究工作全文发表在美国光学学会OSA的期刊OpticsExpress(Vol.22,No.26,pp.31948-31965,2014)。

  该研究得到国家重大科学研究计划项目(No.2011CB910401)、国家自然科学基金创新研究群体(No.61121004)、国家科技支撑计划(No.2012BAI23B02)、国家自然科学基金(61078072)的资助。

  图中显示了解耦合荧光蒙特卡罗模型(dfMC)和微扰荧光蒙特卡罗模型(pfMC)在浑浊介质中不同散射系数下的计算精度比较。

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