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第1章 光学分子影像1

1.1 概述1

1.1.1 分子影像概述1

1.1.2 光学分子影像概述2

1.2 成像系统3

1.2.1 成像设备4

1.2.2 多模态在体成像系统5

1.3 应用与发展6

1.3.1 当前研究及应用6

1.3.2 发展特点8

参考文献11

第2章 分子影像相关生物医学知识12

2.1 生物发光简介12

2.1.1 生物发光原理12

2.1.2 生物发光常见类型12

2.1.3 生物发光与荧光的区别15

2.1.4 小结16

2.2 分子探针18

2.2.1 探针简介18

2.2.2 生物分子探针18

2.3 转基因动物20

2.3.1 实验动物简介20

2.3.2 转基因动物的构建方法23

2.3.3 转基因实验小鼠26

2.3.4 疾病动物模型31

2.4 本章小节33

参考文献34

第3章 医学图像处理和分析36

3.1 引言36

3.2 医学图像分割37

3.2.1 医学图像分割概述37

3.2.2 基于区域的图像分割方法38

3.2.3 基于边缘的图像分割方法40

3.2.4 形变模型42

3.3 医学图像配准43

3.3.1 医学图像配准概述43

3.3.2 图像配准方法的分类44

3.3.3 基于特征的图像配准45

3.3.4 基于灰度的图像配准48

3.3.5 刚性配准与仿射配准50

3.3.6 非刚性图像配准52

3.4 医学图像可视化55

3.4.1 医学图像可视化概述55

3.4.2 三维表面重建和面片化简56

3.4.3 体绘制58

3.5 小结65

参考文献65

第4章 光学分子成像技术70

4.1 引言70

4.2 DOT技术71

4.2.1 DOT原理71

4.2.2 DOT系统73

4.2.3 DOT的应用76

4.3 FMI技术78

4.3.1 FMI原理78

4.3.2 FMT重建技术81

4.3.3 FMI系统84

4.3.4 FMI应用88

4.4 OCT技术89

4.4.1 OCT原理89

4.4.2 OCT系统91

4.4.3 OCT应用93

4.5 激光共聚焦显微成像技术94

4.5.1 激光共聚焦显微成像原理95

4.5.2 激光共聚焦显微成像系统96

4.5.3 激光共聚焦显微成像的应用96

4.6 光声层析成像技术97

4.6.1 PAT原理98

4.6.2 PAT系统100

4.6.3 PAT应用102

4.7 Cerenkov荧光断层成像技术102

4.7.1 Cerenkov荧光断层成像技术发展历程102

4.7.2 CLT原理、系统及其应用105

4.7.3 CLT系统105

4.7.4 CLT应用106

参考文献106

第5章 光学分子影像仿真平台112

5.1 光学分子影像概述112

5.2 现有光学分子影像仿真软件及程序介绍112

5.3 光学分子影像仿真平台——MOSE114

5.3.1 核心结构115

5.3.2 操作界面部分121

5.4 MOSE核心结构算法介绍124

5.4.1 光子在生物组织中的传输模型125

5.4.2 自由空间中光传输理论及模型131

5.4.3 表面重建算法135

5.4.4 面片化简算法135

5.5 MOSE仿真实验的对比验证136

5.5.1 表面透射光强数据的准确性验证136

5.5.2 探测光强数据的可靠性验证138

5.6 小结140

参考文献141

第6章 BLI技术143

6.1 BLI技术概述143

6.1.1 BLI技术的发展历程143

6.1.2 BLI技术的特点144

6.1.3 BLI技术的应用145

6.1.4 BLI技术的发展前景148

6.2 BLI技术的原理148

6.3 BLI前向问题的研究150

6.3.1 基于辐射传输方程的方法151

6.3.2 MC算法154

6.4 自发荧光光源重建算法155

6.4.1 有限元方法155

6.4.2 边界元方法161

6.4.3 多光谱方法162

6.4.4 多模态方法165

6.4.5 其他方法169

6.5 BLT系统178

6.5.1 系统的构建178

6.5.2 系统的校准186

6.5.3 系统的改进与发展192

6.6 BLT实验193

6.6.1 仿体BLT实验193

6.6.2 小动物BLT实验195

6.6.3 基于多光谱的BLT实验197

参考文献200

第7章 基于多模态融合的光学分子影像技术206

7.1 多模态分子影像技术简介206

7.1.1 多模态融合的意义206

7.1.2 常见的多模态融合技术207

7.1.3 光学分子影像技术的多模态融合208

7.2 micro-CT与BLT系统的融合209

7.2.1 micro-CT系统简介209

7.2.2 micro-CT系统与光学系统的配准与映射215

7.2.3 micro-CT引导的BLT219

7.3 DOT与BLT技术的融合220

参考文献223

第8章 光学分子影像的应用226

8.1 光学分子影像在生物学中的应用226

8.1.1 基因调控与表达及活性检测中的应用226

8.1.2 生物发育与细胞学检测中的应用227

8.1.3 蛋白质及脂质过氧化物质检测中的应用228

8.2 光学分子影像在药学中的应用230

8.2.1 药物研究与开发中的应用230

8.2.2 药物监督检查中的应用231

8.3 光学分子影像在肿瘤学中的应用233

8.3.1 肿瘤的发生机理研究中的应用233

8.3.2 肿瘤的早期诊断中的应用234

8.3.3 肿瘤治疗研究中及临床前后的应用235

8.4 光学分子影像在其他领域的应用238

8.4.1 神经认知方面的应用238

8.4.2 心血管疾病治疗方面的应用238

8.4.3 微生物及ATP检测方面的应用239

8.5 本章主要内容239

参考文献240