نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی دکتری مهندسی پزشکی، گروه مهندسی پزشکی، دانشکده برق، دانشگاه خواجه نصیر طوسی
2 استادیار گروه مهندسی پزشکی، دانشکده برق، دانشگاه خواجه نصیر طوسی
چکیده
در این مقاله از روش المان محدود مرتبه بالا برای بازسازی تصویر درمقطعنگاری نوری پخشی (DOT) استفاده شده است. مقطعنگاری نوری پخشی یک روش تصویربرداری غیرتهاجمی برای تجسم و نمایش پیوستة بافت و میزان اکسیژن خون در مغز و سینه است. بازسازی تصویر در این روش به یک مسأله معکوس منجر میشود که شامل یک مسأله پیشرو و یک الگوریتم تکراری است. مسأله معکوس در سیستمهای DOT، بدحالت است و دقت حل مسأله معکوس به دقت مسأله پیشرو وابسته است. ارائه مدلی دقیق برای مسأله پیشرو که انتقال نور درون یک بافت با هندسه مشخص را مدلسازی کند و بتواند دقت تفکیکپذیری مکانی را نیز افزایش دهد؛ امری ضروری است. درصورت استفاده از روش المان محدود مرتبه یک در مدلسازی مسأله پیشرو، دقت مسأله پیشرو با افزایش تعداد المانها افزایش مییابد؛ اما بدلیل بدحالتی مسأله معکوس، در افزایش تعداد المانها محدودیت وجود دارد. در این مقاله با استفاده از روش المان محدود مرتبه بالا و بدون افزایش تعداد المانها دقت مسأله پیشرو افزایش یافته است و تصویر در DOT بازسازی شده است. نتایج مسأله پیشرو با جواب تحلیلی مقایسه شده و بازسازی تصویر برای دو نمونة جذبکننده ارائه شده است.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Image reconstruction in Diffuse Optical Tomography by a High-Order Finite Element Method
نویسندگان [English]
- Maede Hadinia 1
- Reza Jafari 2
1 Ph.D Student, Biomedical Engineering Group, Electrical Engineering Department, K.N. Toosi University of Technology
2 Assistant Professor, Biomedical Engineering Group, Electrical Engineering Department, K.N. Toosi University of Technology
چکیده [English]
This paper presents image reconstruction in Diffuse Optical Tomography (DOT) using a high-order finite element method. DOT is a non-invasive imaging modality for visualizing and continuously monitoring tissue and blood oxygenation levels in brain and breast. Image reconstruction in DOT leads to an inverse problem consisting of a forward problem and an iterative algorithm. The inverse problem in DOT systems is ill posed and depends on the accuracy of the forward problem. An accurate model, that describes the light transmission in tissue is required and can increase the spatial resolution. Using first order finite elements in the forward problem, numerical results are converged to the exact solution with increasing the number of elements. However, increasing the number of elements may cause a critical issue in the ill-posed inverse problem. This paper focuses on applying the high-order finite element method without increasing the number of elements, and image reconstruction is accomplished. The forward problem results are compared with analytical solutions. Images of absorbers reconstructed using this method are presented.
کلیدواژهها [English]
- Diffuse optical tomography
- forward problem
- high-order finite element
- Image reconstruction