Вышедшие номера
Повышение точности реконструкции и глубинной чувствительности в мезоскопической флуоресцентной молекулярной томографии
Министерство высшего образования и науки Российской Федерации, Соглашение № 075-15-2021-942, грант №13.2251.21.0009
Коновалов А.Б. 1, Власов В.В. 1, Самарин С.И. 1, Соловьев И.Д. 2, Тучина Д.К. 3,4, Савицкий А.П. 2, Тучин В.В. 3,4,5
1Российский федеральный ядерный центр --- ВНИИ технической физики им. академика Е.И. Забабахина, Снежинск, Россия
2Институт биохимии им. А.Н Баха, Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии РАН", Москва, Россия
3Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, Саратов, Россия
4Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск, Россия
5Институт проблем точной механики и управления, Саратовский научный центр РАН, Саратов, Россия
Email: a_konov@mail.vega-int.ru, vitaly.vlasov.v@yandex.ru, samarine@mail.ru, gungnier@gmail.com, tuchinadk@mail.ru, apsavitsky@inbi.ras.ru, tuchinvv@mail.ru
Поступила в редакцию: 4 февраля 2025 г.
В окончательной редакции: 14 февраля 2025 г.
Принята к печати: 7 апреля 2025 г.
Выставление онлайн: 1 июля 2025 г.

Методом мезоскопической флуоресцентной молекулярной томографии (ФМТ) экспериментально реконструирован фантом с флуорофором, образующим периодические пространственные структуры. Показано, что использование геометрии обратного рассеяния с высокой плотностью расположения источников и детекторов способствует повышению точности реконструкции структур и позволяет разрешать структуры диаметром 0.55 mm на глубинах до 5 mm включительно. Также проведена серия расчетов функций чувствительности по модернизированной программе TurbidMC, реализующей метод Монте-Карло, с целью исследования глубинной чувствительности предложенного метода мезоскопической ФМТ. Результаты расчетов демонстрируют потенциальную возможность повышения глубинной чувствительности посредством оптического просветления поверхностного слоя объекта. Ключевые слова: флуоресцентная молекулярная томография, мезоскопический режим, функция чувствительности, фантом с флуорофором, периодические пространственные структуры, точность реконструкции, глубинная чувствительность.
  1. C. Darne, Y. Lu, E.M. Sevick-Muraca. Phys. Med. Biol., 59 (1), R1 (2014). DOI: 10.1088/0031-9155/59/1/R1
  2. Y. An, K. Wang, J. Tian. Visual Comput. Industry Biomed. Art., 1, 1(2018). DOI: 10.1186/s42492-018-0001-6
  3. A. Dunn, D. Boas. Opt. Lett., 25 (24), 1777 (2000). DOI: 10.1364/OL.25.001777
  4. E.M.C. Hillman, D.A. Boas, A.M. Dale, A.K. Dunn. Opt. Lett., 29(14), 1650 (2004). DOI: 10.1364/OL.29.001650
  5. F. Yang, M.S. Ozturk, L. Zhao, W. Cong, G. Wang, X. Intes. IEEE Trans. Biomed. Eng., 62(1), 248 (2015). DOI: 10.1109/TBME.2014.2347284
  6. S. Gao, M. Li, J.T. Smith, X. Intes. Biomed. Opt. Express., 13(9), 4637 (2022). DOI: 10.1364/BOE.460216
  7. A.B. Konovalov, V.V. Vlasov. Proc. SPIE, 11457, 1145703 (2020). DOI: 10.1117/12.2560139
  8. A.B. Konovalov, V.V. Vlasov, A.S. Uglov. Int. J. Numer. Meth. Biomed. Eng., 37(1), e3408 (2021). DOI: 10.1002/cnm.3408
  9. A.B. Konovalov, V.V. Vlasov, S.I. Samarin, I.D. Soloviev, A.P. Savitsky, V.V. Tuchin. J. Biomed. Opt., 27(12), 126001 (2022). DOI: 10.1117/1.JBO.27.12.126001
  10. С.И. Самарин, А.Б. Коновалов, В.В. Власов, И.Д. Соловьев, А.П. Савицкий, В.В. Тучин. Компьютерная оптика, 47(5), 673 (2023). DOI: 10.18287/2412-6179-СО-1295
  11. А.Б. Коновалов, В.В. Власов, С.И. Самарин, А.С. Углов, И.Д. Соловьев, А.П. Савицкий, В.В. Тучин. В сб.: Информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии и экологии: материалы Международной конференции NT+ME'23 (Гурзуф, 2023). С. 161. DOI: 10.47501/978-5-6044060-3-8.161-169
  12. T.S. Blacker, Z.F. Mann, J.E. Gale, M. Ziegler, A.J. Bain, G. Szabadkai, M.R. Duchen. Nat. Commun., 5, 3936 (2014). DOI: 10.1038/ncomms4936
  13. M. Lukina, A. Orlova, M. Shirmanova, D. Shirokov, A. Pavlikov, A. Neubauer, H. Studier, W. Becker, E. Zagaynova, T. Yoshihara, S. Tobita, V. Shcheslavskiy. Opt. Lett., 42(4), 731 (2017). DOI: 10.1364/OL.42.000731
  14. E.A. Shirshin, M.V. Shirmanova, A.V. Gayer, M.M. Lukina, E.E. Nikonova, B.P. Yakimov, G.S. Budylin, V.V. Dudenkova, N.I. Ignatova, D.V. Komarov, V.V. Yakovlev, W. Becker, E.V. Zagaynova, V.I. Shcheslavskiy, M.O. Scully. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 119(9), e2118241119 (2022). DOI: 10.1073/pnas.2118241119
  15. V.V. Lyubimov, A.G. Kalintsev, A.B. Konovalov, O.V. Lyamtsev, O.V. Kravtsenyuk, A.G. Murzin, O.V. Golubkina, G.B. Mordvinov, L.N. Soms, L.M. Yavorskaya. Phys. Med. Biol., 47(12), 2109 (2002). DOI: 10.1088/0031-9155/47/12/308
  16. A.B. Konovalov. Physica Medica, 124, 104491 (2024). DOI: 10.1016/j.ejmp.2024.104491
  17. R. Gordon, R. Bender, G.T. Herman. J. Theor. Biol., 29(3), 471 (1970). DOI: 10.1016/0022-5193(70)90109-8
  18. A. Beck, M. Teboulle. SIAM J. Imaging Sci., 2(1), 183 (2009). DOI: 10.1137/080716542
  19. J.L. Lagarto, C. Gredi, F. Villa, S. Tisa, F. Zappa, V. Shcheslavskiy, F.S. Pavone, R. Cicchi. Sensors, 19, 2678 (2019). DOI: 10.3390/s19122678
  20. S.A. Prahl, M.J.C. van Gemet, A.J. Welch. Appl. Opt., 32(4), 559 (1993). DOI: 10.1364/AO.32.000559
  21. Multimodal Optical Diagnostics of Cancer. Ed. by V.V. Tuchin, J. Popp, V. Zakharov (Springer, Cham, 2020). DOI: 10.1007/978-3-030-44594-2
  22. The fluorescent protein TagRFP [Электронный ресурс]. URL: https://www.fpbase.org/protein/tagrfp
  23. S.J. Orfanidis. Introduction to Signal Processing (Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1996)
  24. D.S.C. Biggs, M. Andrews. Appl. Opt., 36(8), 1766 (1997). DOI: 10.1363/AO.36.001766
  25. Z. Wang, A.C. Bovik, H.R. Sheikh, E.P. Simoncelli. IEEE Trans. Image Process., 13(4), 600 (2004). DOI: 10.1109/TIP.2003.819861
  26. B. Moulden, F.A.A. Kingdom, L. Gatley. Perception, 19(1), 79 (1990). DOI: 10.1068/p190079
  27. A.R. Gardner, C.K. Hayakawa, V. Venugopalan. J. Biomed. Opt., 19(6), 065003 (2014). DOI: 10.1117/1.JBO.19.6.065003
  28. J. Chen, V. Venugopal, X. Intes. Biomed. Opt. Express., 2(4), 871 (2011). DOI: 10.1364/BOE.2.000871
  29. X. Jiang, Y. Deng, Z. Luo, K. Wang, L. Lian, X. Yang, I. Meglinski, Q. Luo. Opt. Express, 22(26), 31948 (2014). DOI: 10.1364/OE.22.031948
  30. Handbook of Tissue Optical Clearing: New Prospects in Optical Imaging. Ed. by V.V. Tuchin, D. Zhu, E.A. Genina (Ration Taylor \& Francis Group LLC, CRC Press, Boca, 2022). DOI: 10.1201/9781003025252
  31. D.K. Tuchina, I.G. Meerovich, O.A. Sindeeva, V.V. Zherdeva, A.P. Savitsky, A.A. ,Bogdanov Jr, V.V. Tuchin. J. Biophotonics, 13(11), e201960249 (2020). DOI: 10.1002/jbio.201960249
  32. X. Yang, T. Jiang, L. Liu, X. Zhao, X. Yu, M. Yang, G. Liu, Q. Luo. J. Innov. Opt. Health Sci., 16(1), 2330002 (2023). DOI: 10.1142/S1793545823300021

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.