高精度光断层扫描系统用于临床前辐射研究:系统设计和验证
Xiangkun Xu1, Yu-Pei Tseng1, Hamid Deghhani2
1Biomedical Imaging and Radiation Technology Laboratory (BIRTLab), Department of Radiation Oncology, University of Texas Southwestern Medical Center, Dallas, TX, United States of America.
Physics in medicine and biology
|December 4, 2025
概括
我们开发了一种3D光断层扫描 (FT) 系统,用于在临床前研究中进行精确的功能成像. 该系统实现了小于毫米的定位精度,增强了图像引导辐射研究.
科学领域:
- 生物医学成像技术 生物医学成像技术
- 临床前的辐射瘤学
- 功能成像功能成像功能成像
背景情况:
- 圆束计算断层扫描 (CBCT) 在软组织定位和临床前辐射研究的功能信息方面存在局限性.
- 需要先进的成像技术来提高图像导向放射治疗和治疗评估的精度.
研究的目的:
- 开发和整合一个三维光断层扫描 (FT) 系统与小动物辐射器.
- 通过克服软组织局部化和功能信息的CBCT局限性来增强功能性图像导向研究.
主要方法:
- 集成了一个紧的,多投影的,多光谱的FT系统与商业生物发光平台和小动物辐射器.
- 采用激光点扫描用于光体激发,并开发了基于空间几何学的方法,用于在CBCT生成的数值网格上绘制图像.
- 使用Born-ratio数据的自我校准方法进行FT重建,使用老鼠幻影和正位质母细胞瘤 (GBM) 模型进行验证.
主要成果:
- 实现了0.7mm最大偏差内的激光点位映射精度.
- 证明重建高达17毫米深度的目标,定位精度低于毫米 (偏差小于1毫米).
- 在大约1毫米精度的小鼠大脑中成功定位了EGFR过度表达的GBM细胞,有效消除了激发光泄漏和自光.
结论:
- 开发了一个紧的FT系统与小型动物辐射器集成,在幻影和体内模型中实现了亚毫米的定位精度.
- 该系统的精度,灵活性和兼容性使其成为推进功能成像引导的临床前辐射研究的宝贵工具.
