Temperature-Modulated Bioluminescence Tomography

温度调制生物发光断层扫描

基本信息

  • 批准号:
    7459930
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 12.38万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2007
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2007-07-01 至 2010-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Bioluminescence tomography (BLT) we invented in 2002 is a rapidly developing optical molecular imaging modality for small animal imaging. The state-of-the art results have indicated that BLT can indeed produce valuable tomographic information in favorable cases or with strong prior knowledge. However, the primary challenge in this area remains that it is highly desirable but extremely difficult to stabilize and improve the current BLT performance. It has been recently reported that bioluminescent spectra are significantly affected by temperature, which we recognize as a major opportunity to transform the ill-posed BLT problem into a well-posed setting. Specifically, with focused ultrasound heating, a bioluminescent source distribution in a mouse can be precisely perturbed in a local and controllable fashion. The resultant difference in the externally captured optical signals is solely related to the source parameters in the heated region. Our hypothesis is that this temperature dependence of the bioluminescence can be utilized in the BLT reconstruction for superior image quality. Our overall goal is to develop temperature-modulated bioluminescence tomography (TBT) for mouse studies. The three specific aims are to (1) prototype a focused ultrasound array to heat one small volume of interest (VOI) each time in a living mouse, (2) develop a BLT algorithm to reconstruct an underlying source distribution based on the bioluminescent data measured before and after heating, (3) evaluate the TBT technology in numerical simulation and phantom experiments, as well as apply and validate it in mouse studies. Upon the completion of this project, we will have built the first TBT system and demonstrated its in vivo validity and utility. This success will represent a major step forward in the field of BLT. Since bioluminescent imaging has been used in almost all the mouse models of human diseases, our proposed TBT technology shall have a general, important and immediate applicability in mouse studies, and for development of molecular medicine. Bioluminescence tomography (BLT) invented by us in 2002 is to localize and quantify bioluminescent sources in studies of small animals as many human disease models. This project will improve significantly the accuracy and robustness of the BLT techniques by means of focused ultrasound heating to induce bioluminescent signal changes on the mouse body surface. Our technology shall have a general, important and immediate applicability in mouse studies, and facilitate the development of molecular medicine.
描述(由申请人提供):我们在2002年发明的生物发光断层扫描(BLT)是一种快速发展的小动物成像的光学分子成像方式。最先进的结果表明,BLT确实可以在有利的情况下或具有丰富的先验知识中产生有价值的层析成像信息。但是,在这一领域的主要挑战仍然是高度可取的,但很难稳定并改善当前的BLT性能。最近有报道称,生物发光光谱受到温度的显着影响,我们认为这是将不足的BLT问题转化为设置良好的主要机会。具体而言,使用聚焦的超声加热,可以以局部和可控的方式精确地扰动小鼠中的生物发光源分布。外部捕获的光学信号的最终差异与加热区域的源参数仅相关。我们的假设是,可以在BLT重建中利用生物发光的这种温度依赖性来实现出色的图像质量。我们的总体目标是为小鼠研究开发温度调节的生物发光断层扫描(TBT)。这三个具体的目的是(1)原型A聚焦超声阵列,每次在活鼠标中加热一小部分感兴趣(VOI),(2)开发BLT算法,以基于测量的生物发光数据重建基础源分布加热之前和之后,(3)在数值模拟和幻影实验中评估TBT技术,并在小鼠研究中应用和验证它。该项目完成后,我们将建立第一个TBT系统,并展示其体内有效性和实用性。这一成功将代表BLT领域的重要一步。由于几乎所有人类疾病的小鼠模型都使用了生物发光成像,因此我们提出的TBT技术应具有一般,重要且直接适用于小鼠研究,以及分子医学的发展。美国在2002年发明的生物发光层析成像(BLT)是在小动物的研究中本地化和量化生物发光的来源。该项目将通过聚焦超声加热来显着提高BLT技术的准确性和鲁棒性,从而诱导小鼠体面的生物发光信号变化。我们的技术应在小鼠研究中具有一般,重要且直接的适用性,并促进分子医学的发展。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Modeling and simulation of electronic structure, material interface and random doping in nano electronic devices.
  • DOI:
    10.1016/j.jcp.2010.02.002
  • 发表时间:
    2010-06-20
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Chen, Duan;Wei, Guo-Wei
  • 通讯作者:
    Wei, Guo-Wei
A multiscale model for virus capsid dynamics.
Differential geometry based multiscale models.
  • DOI:
    10.1007/s11538-010-9511-x
  • 发表时间:
    2010-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Wei, Guo-Wei
  • 通讯作者:
    Wei, Guo-Wei
MIBPB: a software package for electrostatic analysis.
  • DOI:
    10.1002/jcc.21646
  • 发表时间:
    2011-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Chen, Duan;Chen, Zhan;Chen, Changjun;Geng, Weihua;Wei, Guo-Wei
  • 通讯作者:
    Wei, Guo-Wei
Matched interface and boundary (MIB) for the implementation of boundary conditions in high-order central finite differences.
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