在光學(xué)分子影像中，對(duì)病灶等感興趣區(qū)域的成像是通過(guò)各種重建算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)光學(xué)成像系統(tǒng)所獲取的生物體表光學(xué)信號(hào)分布，結(jié)合CT系統(tǒng)獲取并采用相應(yīng)算法重見(jiàn)得到該生物體的解剖結(jié)構(gòu)，以及生物體各個(gè)組織特異的光學(xué)信息分布，對(duì)活體小動(dòng)物體內(nèi)的感興趣區(qū)域進(jìn)行成像。由于光學(xué)成像固有的病態(tài)性(ill-posedness)，其重建算法仍然是該領(lǐng)域的國(guó)際學(xué)術(shù)熱點(diǎn)與難點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)室針對(duì)小動(dòng)物成像實(shí)驗(yàn)中的一系列問(wèn)題，發(fā)展了多種重建算法：多水平自適應(yīng)有限元方法，無(wú)網(wǎng)格方法，基于貝葉斯的方法以及基于廣義圖割的方法等等，在成像精度、深度和速度等方面有了不同程度地提高，從而推動(dòng)著光學(xué)成像在實(shí)際中的應(yīng)用。

以下幾幅圖展示了一組自發(fā)光光源重建的過(guò)程。該光源在肝臟以下，距離體表約8mm。最終準(zhǔn)確定位該光源，誤差小于0.5mm。

全角度自發(fā)光信號(hào)與小鼠二維白光配準(zhǔn)圖

  小鼠三維表面光強(qiáng)映射圖                   光源重建結(jié)果圖

本實(shí)驗(yàn)室與西安電子科技大學(xué)、美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)光學(xué)分子影像實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合開(kāi)發(fā)了在體生物光學(xué)分子成像與分析平臺(tái)(Molecular Optical Simulation Environment, MOSE)。MOSE是基于蒙特卡洛方法來(lái)仿真光子在生物組織中以及自由空間中傳播的平臺(tái)，通過(guò)仿真可以預(yù)測(cè)小動(dòng)物體體內(nèi)和表面的光強(qiáng)信號(hào)分布。 針對(duì)該方法的計(jì)算十分耗時(shí)，最新版MOSE大大提高了仿真速度。同時(shí)它采用了面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法，從而使面向用戶(hù)的接口簡(jiǎn)單而易于理解，并使用Qt制作軟件界面。目前已向教育和研究機(jī)構(gòu)免費(fèi)提供，可在網(wǎng)站免費(fèi)下載試用。

    本實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)了光學(xué)成像系統(tǒng)，用于獲取小動(dòng)物體內(nèi)發(fā)出的極微弱可見(jiàn)光信號(hào)，以此檢測(cè)小動(dòng)物體內(nèi)特定感興趣區(qū)的生理病理活動(dòng)；同時(shí)，還研發(fā)了針對(duì)小動(dòng)物的micro-CT成像系統(tǒng)，獲取其解剖結(jié)構(gòu)信息，既可單獨(dú)作為一種模態(tài)對(duì)組織器官進(jìn)行成像，又可作為光學(xué)成像的補(bǔ)充模態(tài)，為光源重建提供幾何先驗(yàn)信息。 該研究為多模態(tài)分子影像成像系統(tǒng)的研發(fā)奠定了前期基礎(chǔ)。

 光學(xué)成像系統(tǒng)                      micro-CT成像系統(tǒng)

光學(xué)采集與處理軟件                          CT采集與重建軟件