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17.05.2018 | Original Article | Ausgabe 11/2018

Medical & Biological Engineering & Computing 11/2018

Filtered maximum likelihood expectation maximization based global reconstruction for bioluminescence tomography

Zeitschrift:
Medical & Biological Engineering & Computing > Ausgabe 11/2018
Autoren:
Defu Yang, Lin Wang, Dongmei Chen, Chenggang Yan, Xiaowei He, Jimin Liang, Xueli Chen

Abstract

The reconstruction of bioluminescence tomography (BLT) is severely ill-posed due to the insufficient measurements and diffuses nature of the light propagation. Predefined permissible source region (PSR) combined with regularization terms is one common strategy to reduce such ill-posedness. However, the region of PSR is usually hard to determine and can be easily affected by subjective consciousness. Hence, we theoretically developed a filtered maximum likelihood expectation maximization (fMLEM) method for BLT. Our method can avoid predefining the PSR and provide a robust and accurate result for global reconstruction. In the method, the simplified spherical harmonics approximation (SPN) was applied to characterize diffuse light propagation in medium, and the statistical estimation-based MLEM algorithm combined with a filter function was used to solve the inverse problem. We systematically demonstrated the performance of our method by the regular geometry- and digital mouse-based simulations and a liver cancer-based in vivo experiment.

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