免疫光子学进展

光学分子成像是在复杂生物体中同时描述多种分子和细胞功能的最佳手段。作为机体发挥防御、监视和自稳功能的免疫系统,研究者们正面临着如何将其作为一个真正的系统来研究的挑战。免疫光子学是指基于光子学原理和方法的活体免疫光学成像和免疫光子治疗。以多光子激发显微成像和光声层析成像为代表的高时空分辨活体成像技术,以荧光蛋白为代表的活体长时程标记方法,使得光学分子成像成为引导免疫学研究走向系统化与可视化道路的主力军。本文从免疫学的特点出发,介绍活体光学成像技术和分子探针的发展,综述其在免疫学研究中的应用,并展望免疫光子学今后的发展方向。

基于非均匀有理B样条的中国数字人女性可变3D模型的构建

目的建立包含内部器官,特别是生殖系统的中国数字人女性3D模型,并实现可变模型构建。方法对"中国数字人女一号"高分辨率数据集的原始彩色断层切片数据进行自动分割和半自动交互分割,将分割后的二值化数据转化为基于非均匀有理B样条的三维曲面,进行三维重建。结果得到了各器官3D模型,女性生殖系统模型清晰显示出各生殖器官的空间形态和位置关系。结论经过对中国女性数字人断层图片的处理,得到了器官完整的可变3D模型,便于构建个体化计算模型,开展航天辐射防护、临床放射治疗等方面的研究。

基于并行处理技术的谷物粒型快速测量算法

谷物粒型是决定谷粒品质和产量的重要参数之一。传统人工测量粒型的方法耗时、工作量大、主观性强。本文首先介绍一种基于线阵列采集技术和工业输送技术的谷物粒型自动测量系统。为提高系统测量效率,文章中应用了图形处理器(GPU)并行处理技术,在统一计算设备架构(CUDA)下对测量算法进行优化。实验结果表明,基于GPU的并行加速算法,能有效提高测量效率,当图像中谷粒数近2000颗时,优化后的算法速度为中央处理器(CPU)下算法运行速度的400多倍,且随着采集图像中谷粒数的增多,优化测量算法的加速效果更显著。

快速多极边界元法用于扩散光学断层成像研究

在求解扩散光学断层成像中的正向问题时,目前普遍采用有限元法,但是随着实际模型规模的增大,有限元法的计算量问题日益显著,而边界元法则由于可以降低计算维度使计算量减少而备受关注.本文以均匀的高散射介质为模型,研究了将快速多极边界元法用于扩散光学断层成像的正向问题.快速多极边界元法利用核函数的多极展开,将常规边界元法中系数矩阵和迭代矢量的乘积项等价为相应四叉树结构的一次递归,再结合广义最小残量法进行迭代求解.将计算结果和蒙特卡罗法的模拟结果进行了比较,表明利用快速多极边界元法的模拟结果和蒙特卡罗法的结果有很好的一致性.研究结果验证了快速多极边界元法可以用于扩散光学断层成像,为其大规模和实时成像带来可观的前景.