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Fast Radiative-Transfer-Equation-Based Image Reconstruction Algorithms for Non-Contact Diffuse Optical Tomography Systems.

机译：非接触式扩散光学层析成像系统的基于快速辐射转移方程的图像重建算法。

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摘要

It is well known that the radiative transfer equation (RTE) is the most accurate deterministic light propagation model employed in diffuse optical tomography (DOT). RTE-based algorithms provide more accurate tomographic results than codes that rely on the diffusion equation (DE), which is an approximation to the RTE, in scattering dominant media. However, RTE based DOT (RTE-DOT) has limited utility in practice due to its high computational cost and lack of support for general non-contact imaging systems. In this dissertation, I developed fast reconstruction algorithms for RTE-based DOT (RTE-DOT), which consists of three independent components: an efficient linear solver for forward problems, an improved optimization solver for inverse problem, and the first light propagation model in free space that fully considers the angular dependency, which can provide a suitable measurement operator for RTE-DOT. This algorithm is validated and evaluated with numerical experiments and clinical data. According to these studies, the novel reconstruction algorithm is up to 30 times faster than traditional reconstruction techniques, while achieving comparable reconstruction accuracy.
机译：众所周知，辐射传递方程（RTE）是在漫射光学层析成像（DOT）中采用的最精确的确定性光传播模型。基于RTE的算法比在散射主导介质中依赖于扩散方程（DE）（近似于RTE）的代码提供更准确的层析成像结果。但是，基于RTE的DOT（RTE-DOT）在实践中由于其高昂的计算成本和对通用非接触式成像系统的支持而受到限制。在本文中，我为基于RTE的DOT（RTE-DOT）开发了快速重构算法，该算法包括三个独立的组件：用于正向问题的高效线性求解器，用于反问题的改进的优化求解器以及第一个光传播模型。充分考虑角度依赖性的自由空间，可以为RTE-DOT提供合适的测量算子。该算法通过数值实验和临床数据进行了验证和评估。根据这些研究，新颖的重建算法比传统重建技术快30倍，同时实现了相当的重建精度。

著录项

  • 作者

    Jia, Jingfei.;

  • 作者单位

    Columbia University.;

  • 授予单位 Columbia University.;
  • 学科 Biomedical engineering.;Medical imaging.
  • 学位 Ph.D.
  • 年度 2015
  • 页码 158 p.
  • 总页数 158
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
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