طراحی واجرای الگوریتم فوروارد تصاویر سیستم برش نگاری فلورسنت مولکولی با استفاده ازروش اجزای محدود

تصویر برداری نوری مولکولی روش غیر تهاجمی است که در تشخیص بیماری ها در سطوح سلولی و ارزیابی عملکرد مولکولی در ارگان های زنده مورد استفاده قرار می گیرد. در بین روش های مختلف تصویربرداری مولکولی برش نگاری فلورسنت مولکولی (FMT) به عنوان یک روش غیر تهاجمی و دقیق با استفاده از پرتوهای غیر یونیزان معرفی شده است. این نوع تصویربرداری شامل یک دوربین سی سی دی به عنوان آشکارساز و یک منبع نوری می باشد که در دو جهت مخالف بدن حیوان کوچک قرار گرفته اند. در این تکنیک سلول مورد نظر با استفاده ماده فلورسنت نشان دار و توسط پرتوی لیزر تحریک می شود. برای دسترسی به اطلاعات مربوط به عمق و تراکم ماده فلورسنت نیازمند به الگوریتم های مناسب جهت بازسازی تصویر می باشد. منظور از بازسازی در تصویربرداری FMT تعیین شدت توزیع فلورسنت در عمق معین بافت مورد نظر است. مرحله بازسازی شامل دو مرحله Forward و Inverse می باشد. در مرحله Forward با دانستن مکان چشمه می توان شدت فلورسنت رسیده به سطح بافت را تخمین زد و مرحله Inverse شامل تخمین توزیع مکانی ماده فلورسنت با استفاده از شدت اندازه گیری شده در سطح بافت می باشد. هدف این مقاله توسعه یک الگوریتم فوروارد سریع با استفاده از روش اجزای محدود برای سیستم تصویر برداری برش نگاری فلورسنت مولکولی است.
الگوریتم فوروارد براساس تقریب دیفیوژن با استفاده از روش اجزای محدود برای یک محیط همگن در محیط متلب نوشته شد. برای تعیین عملکرد صحیح الگوریتم، به عنوان ورودی در مرحله بازسازی نرم افزار NIRFAST قرارگرفت و با نتایج به دست آمده با این نرم افزار نیز مورد مقایسه قرار گرفت.
نتایج نشان دادند که الگویتم نوشته شده با داده های به دست آمده از نرم افزار NIRFAST مطابقت دارند و ضریب همبستگی بیش از 92/0 است. با توجه به مقادیر P.value اختلاف معنی داری میان نتایج الگوریتم پیشنهادی و نرم افزار مرجع مشاهده نشد.
یک الگوریتم تقریبی برای حل معادله دیفیوژن دو بعدی بر اساس روش اجزای محدود برای اجرای الگوریتم فوروارد FMT نوشته شد. این الگوریتم شامل ساخت فانتوم، ساخت مش، تعیین نقاط گره ای، تعیین مکان منبع و آشکارسازها، جای گذاری منبع فلورسنت، حل معادله دیفیوژن با استفاده از تقریب گالرکین و محاسبه شدت رسیده به سطح بود. با توجه به نتایج به دست آمده از الگوریتم پیشنهادی و مقایسه با نتایج نرم افزار NIRFAST می توان نتیجه گرفت که این الگوریتم از سرعت و دقت بالایی برخوردار است. این الگوریتم برای برنامه بازسازی در روش FMT می تواند مورد استفاده قرار گیرد.