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摘要由于肿瘤组织的血管新生效应产生了大量的“渗透型”血管，其相比于正常组织的“紧致型”血管对荧光剂有着较高的渗透率，因而发展荧光剂药代动力学参数（渗透率等）成像技术将为研宄肿瘤组织的动态生理过程和病理信息提供一种新方法，而荧光药代动力层析成像方法作为一种无创探测方式越来越受到广泛关注。其中，基于分室动力学模型的扩展卡尔曼滤波（EKF)方法具有诸多优点包括：同时获得药代动力学参数和荧光剂浓度时间演变图像，实现静态荧光扩散层析成像（DFT)无法比拟的测量稳健性和客观性；具有实时监控不同间室中荧光剂药代动力学参数的潜力，是曲线拟合等后处理方法无法实现的；由偏微分方程组描述的多间室模型和多系统测量模型，体现了测量噪声与模型不确定性，能够提供相比于指数模型更好的拟合度。因此，基于EKF的荧光药代动力学分析方法是一种可以实时监控荧光剂在体代谢过程的优良研宄方法。<br>　　首先，本文提出了基于自适应EKF的荧光药代动力层析成像方法，其采用一个实时更新的遗忘因子消除模型初始状态先验知识缺乏带来的不良影响并增强当前测量数据的比重。该方法属于间接成像方法，其首先采用传统DFT方法重建得到荧光剂浓度随时间变化的曲线，然后将二室动力学模型融入到自适应EKF框架中，可实现对于间室浓度及渗透率参数的实时估计。数值模拟验证了该方法相比于基于传统EKF和增强型EKF成像方法实现了更优的估计结果。<br>　　其次，本文提出了一种基于仿CT扫描测量模式的荧光剂药代动力学直接成像方法，采用仿CT离散扫描模式获得的即时数据，将DFT成像方程与多间室模型融入自适应EKF框架中，实现荧光药代动力学参数的直接估计。本方法每一步更新估计仅需要当前时刻测得的即时数据，降低了对采样系统高时间分辨率的要求，并去除了间接法中传统DFT重建过程带来的中间误差。数值模拟结果验证了本文提出的直接成像方法相对于间接成像方法实现了更优的估计结果。<br>　　另外，上述成像方法的基础上，本文加入肝脏的结构先验信息，采用动态DFT测量方法研宄小鼠对于ICG的排泄过程，以期为肝功能临床诊断提供新的测量方法和成像理论，并通过数值模拟验证了结构先验信息的加入可以提高ICG浓度曲线和渗透率参数成像质量。本文采用稳态仿CT扫描模式的光子计数型动态荧光成像系统，通过仿体实验验证了本系统及成像方法的可行性和准确性。在此基础上，本文进行了健康小鼠ICG的代谢初步实验，并加入CT成像结果作为结构先验彳目息，最后得到小鼠ICG代谢曲线和渗透率图像。