Hyperspectral Optical Tomography for Molecular Imaging

用于分子成像的高光谱光学断层扫描

基本信息

  • 批准号:
    7037946
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 31.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2006
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2006-05-18 至 2010-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): In vivo fluorescence imaging, utilizing fluorescent reporter proteins, or exogenously administered fluorescent probes, plays an important role in the interrogation of biologic systems, particularly the study of rodent models of human disease. The majority of systems to date produce 2-D images of the integrated light distribution emitted at the surface of the animal, severely compromising the ability to quantify and accurately localize signals due to the strong depth dependence of the optical signal. There is great interest in extending in vivo fluorescence imaging methodology to the reconstruction of volumetric images that can show the location and concentration of fluorescent proteins or fluorescent contrast agents in living mice. This would be significant, as it would enable quantitative molecular imaging with fluorescent approaches at considerably less cost and potentially higher spatial and temporal resolution than competing modalities such as positron emission tomography. Incorporating spectral information into the reconstruction process provides additional information about source depth due to the dependence of tissue absorption and scattering properties on wavelength. Spectral information therefore has the potential to increase depth resolution of fluorescence reconstruction as compared to reconstruction from traditional monochromatic or broadband measurements. Furthermore, by using a whole camera image instead of a small number of optical detectors for reconstruction, the amount of information gathered from the surface of the animal is increased and should also contribute to enhanced fluorophore reconstructions. For the proposed project, we plan to develop a hyperspectral optical imaging system and algorithms, which are capable of quantitative three-dimensional tomographic reconstructions of fluorophore distributions in small animals. In order to achieve this goal, a number of critical research issues will be addressed, including system design, optimization of excitation and detection geometries, efficient and accurate modeling of light transport in the mouse and efficient image reconstruction strategies. A series of simulations, phantom and animal experiments will be used to validate the approach and the results will be compared to standard broadband methods that utilize high-pass filters.
描述(由申请人提供):体内荧光成像,利用荧光记者蛋白或外源施用的荧光探针,在生物学系统的询问中起着重要作用,尤其是对人类疾病啮齿动物模型的研究。迄今为止,大多数系统产生了在动物表面发出的集成光分布的2-D图像,严重损害了由于光信号的强深度依赖性而量化和准确定位信号的能力。人们非常感兴趣地将体内荧光成像方法扩展到体积图像的重建,这些图像可以显示活小鼠中荧光蛋白或荧光对比剂的位置和浓度。这将是重要的,因为与竞争方式(如正电子发射断层扫描)相比,以荧光方法的成本和更高的空间和时间分辨率,以荧光方法的成本和更高的空间和时间分辨率来实现定量分子成像。将光谱信息纳入重建过程中,由于组织吸收和散射特性对波长的依赖,提供了有关源深度的其他信息。因此,与传统的单色或宽带测量结果相比,光谱信息具有增加荧光重建的深度分辨率。此外,通过使用整个相机图像而不是少量的光学探测器进行重建,从动物表面收集的信息量增加了,还应有助于增强荧光团的重建。对于拟议的项目,我们计划开发一种高光谱光学成像系统和算法,这些算法能够对小动物的荧光团分布进行定量的三维层析成像重建。为了实现这一目标,将解决许多关键的研究问题,包括系统设计,激发和检测几何形状的优化,鼠标中光传输的有效和准确的建模以及有效的图像重建策略。一系列模拟,幻影和动物实验将用于验证方法,并将结果与​​利用高通滤波器的标准宽带方法进行比较。

项目成果

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