无辐射平板式扩散光学乳腺成像系统
乳腺癌已经成为全球最常见的癌症，影像技术是乳腺癌诊断最常用的手段。光学是一种重要的功能成像技术，利用对乳腺内血红蛋白、水、脂类等内源物质显像可以获得肿瘤组织与正常组织间生理参数的差异。本系统基于扩散光学层析成像原理，采用连续波与频域相结合的混合探测模式，利用不同波长的近红外光对女性乳腺癌进行快速、无辐射的照射，依其提供的乳腺边沿光流量进而重建出乳腺组织内部的血红蛋白浓度和血氧饱和度等功能图像。该系统可帮助医生进行快速、高效的乳腺癌检查，实现对患者体内肿瘤的诊断和监测，给予医生参考或指导意见。
系统样机及结构示意图
实验结果展示
(1)重建定位精度实验
为了验证重建定位精度，设计仿体孔径为3mm，深度为4mm。实验中，小孔中注入由20%脂肪乳溶液、印度墨水和水定量配制的具有光学吸收的溶液模拟肿瘤区域光学参数。系统定位误差均小于1.5mm，可实现对肿瘤区域的准确定位。实验结果如下图所示：
重建定位精度实验结果
(2)多波长重建实验
为了验证系统多波长成像性能，在含有两个半径为4mm，深度为4mm小孔的长方体聚甲醛仿体中分别加入充氧与脱氧处理的兔血。系统可定性分离出两种血红蛋白的浓度含量，实现对两种血红蛋白浓度分布分离成像。实验结果如下图所示：
多波长重建实验结果
(3)被试实验
健康被试年龄25岁，身高152cm，体重47Kg，BMI指数20.34，各个波长下吸收系数分布图像重建结果如下，三波长下含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白分离图像如下图所示：
健康被试实验结果
高分辨Micro-CT成像系统
计算机断层成像技术(Computed Tomography, CT)是一种利用不同物质对X射线吸收能力的不同进行成像的技术。因其可以获取被扫描物体的内部结构的信息，而不会损坏被扫描物体的结构，所以常被用于临床医学检查、材料成分分析、工业无损检测和科学研究等方面。
随着医学成像技术在医学和科研等方面应用的迅速发展，人们对于成像质量的要求也越来越高，对于CT空间分辨率的要求也逐渐提高，普通的医用CT早已无法满足人们对高分辨率成像的要求，科研人员开始投入到微型计算机断层成像(Micro-Computed Tomography, Micro-CT)技术的研究当中。相对于普通的医用CT，它具有较高的空间分辨率（可以达到微米级别），所以在研究小动物模型时，常使用Micro-CT作为主要的工具。
本团队基于Micro-CT成像系统的基本原理，提出了高分辨Micro-CT成像系统的设计方案，系统的极限空间分辨率达到了6μm。通过开发对应的系统控制软件(Micro-CT Control)、三维重建软件(Micro-CT Reconstruction)和骨分析软件(Micro-CT BoneView)实现了完整的数据采集、三维重建和数据后处理等步骤。
高分辨Micro-CT成像系统结构示意图
系统极限空间分辨率测试结果
实验结果展示
(1)大鼠股骨成像实验
重建结果三维可视化显示
运动组 正常组 尾吊组
(2)斑马鱼成像实验
正常斑马鱼 脊柱突变型 尾部突变型
(3)大鼠颅骨成像实验
正面 反面
小动物PET成像系统
正电子发射断层成像技术（PET）是当今核医学领域前沿的影像技术，可以在分子水平上定量反映组织和器官的功能代谢情况。PET作为一种非侵入的功能成像技术，在癌症，心脑血管和神经系统疾病的诊断、分期和疗效评估方面得到了广泛应用。将PET技术引入小动物科学研究中，对药代动力学和药效评估等问题的研究具有重大意义。与临床PET相比，小动物PET由于其研究对象的特殊性，需要更高的系统灵敏度和分辨率。本实验室自行搭建了结构紧凑型高灵敏度小动物PET，实验结果显示，本系统空间分辨率~1.0mm，灵敏度为12%。
PET重建算法加速
PET成像中为了提高成像质量，采用蒙特卡洛仿真获取系统响应矩阵，但这导致系统矩阵规模和重建计算了量非常大。为此提供采用GPU技术与系统对称性相结合的算法加速技术，提高重建速度。该方案中，对于相对探测器， LOR具有平移不变特性以及对称不变特性，如下图所示，这样一条LOR通过空间平移和对称可以得到多条LOR，根据这种特性提取出SRM的子集，通过子集来表征完整的矩阵，减轻计算和储存的压力。
加速效果对比
商用系统对比
PET成像是当前高端的临床影像技术，面向疾病的早发现、早诊断，自主研制了平板PET成像系统平台，为了测试验证自主研制的micro-PET系统的性能水平，使用自研PET系统与商用micro-PET系统（Mediso nanoScan® PET）进行了一系列对比测试实验。
系统实物
成像对比
自研系统与商用系统性能对比
