【摘要】 CLI最有趣和最有前途的方面之一是，它可以通过使用基于高度冷却CCD探测器的传统小动物光学成像系统来执行。

小动物光学成像是临床前研究的一种公认的非侵入性方法。例如，已经开发了许多应用，如肿瘤学、代谢性疾病、炎症、传染病。光学范围内的光子在动物的组织中严重散射，因此，光传播可以被视为漫射效应。当光子穿过组织时，大量光子被吸收，但也有一部分光子到达动物表面并被检测到。最近，Robertson[1]开发了一种新的临床前成像方法，称为Cerenkov发光成像（CLI），用于小鼠等小动物的体内成像（图1）。CLI方法基于检测β粒子（电子或正电子）进入动物组织时产生的切伦科夫辐射（CR），其能量满足切伦科夫发射条件。

 

图1 在10s图像采集后，从18F（A）或13N（B）的1、10和100μCi的孔板中检测到的发光。用C绘制的辐射定量显示，能量越高的正电子发射器产生的光明显越多。例如，在100μCi下，13N产生的光大约是18F的6.5倍

 

CLI最有趣和最有前途的方面之一是，它可以通过使用基于高度冷却CCD探测器的传统小动物光学成像系统来执行。最近，其他独立研究小组报告了用几个β发射器进行CLI的例子，为该方法提供了进一步的验证。更准确地说，我们表明，通过使用两种不同的基于感兴趣区域（ROI）的方法可以获得合理的结果。这项工作的主要目标是扩展我们之前的结果，以获得切伦科夫光分布的3D图像。

 

Kuo等人[2]介绍了本文中使用的多光谱3D图像重建方法（图2），称为扩散发光成像断层扫描，其中3D图像来自传统的生物发光源。在这项工作中，该方法被扩展为包括切伦科夫光源，因此，为了强调这种特定的发光源，我们将其称为多光谱切伦科夫发光断层扫描（msCLT）。

 

图2 物体被分割成一个由体素组成的实体网格，其中一个网格如图所示。每个体素包含一个点光源s，该点光源对光子密度p有贡献；表面。来自测量元件的光发射穿过入射光瞳并记录在图像中

 

Li等人[3]通过使用两个反射镜和基于有限元法的图像重建方法获得了3D CLI图像，用于正演建模。他们的方法在695和770nm之间的一个带通上获取图像，并且使用预条件共轭梯度方法来处理逆问题。Hu等人[4]最近提出了一种类似的3D方法，其中使用旋转台通过单个带通675-775nm滤波器获取动物的多个视图。这种方法的复杂性在于，需要开发专用的光学成像系统，以便包括反射镜或旋转步骤，这是当仅获取一个带通图像时对3D成像的要求。

 

[1] R. Robertson, M. S. Germanos, C. Li, G. S. Mitchell, S. R. Cherry, and M. D. Silva, “Optical imaging of Cerenkov light generation from positron-emitting radiotracers,” Phys. Med. Biol. 54(16), N355–N365 (2009).

[2] C. Kuo, O. Coquoz, T. L. Troy, H. Xu, and B. W. Rice, “Three-dimensional reconstruction of in vivo bioluminescent sources based on multispectral imaging,” J. Biomed. Opt. 12(2), 024007 (2007).

[3] C. Li, G. S. Mitchell, and S. R. Cherry, “Cerenkov luminescence tomography for small-animal imaging,” Opt. Lett. 35(7), 1109–1111 (2010).

[4] Z. Hu, J. Liang, W. Yang, W. Fan, C. Li, X. Ma, X. Chen, X. Ma, X. Li, X. Qu, J. Wang, F. Cao, and J. Tian, “Experimental Cerenkov luminescence tomography of the mouse model with SPECT imaging validation,” Opt. Express 18(24), 24441–24450 (2010).

 

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