Spiral Scanning and Self-Supervised Image Reconstruction Enable Ultra-Sparse Sampling Multispectral Photoacoustic Tomography

多光谱图像 螺旋(铁路) 计算机科学 人工智能 采样(信号处理) 计算机视觉 迭代重建 生物医学中的光声成像 断层摄影术 立体视 重建算法 光学 数学 物理 数学分析 滤波器(信号处理)
作者
Yutian Zhong,Xiaoming Zhang,Zongxin Mo,Shuangyang Zhang,Wufan Chen,Qi Li
出处
期刊:Cornell University - arXiv
标识
DOI:10.48550/arxiv.2404.06695
摘要

Multispectral photoacoustic tomography (PAT) is an imaging modality that utilizes the photoacoustic effect to achieve non-invasive and high-contrast imaging of internal tissues. However, the hardware cost and computational demand of a multispectral PAT system consisting of up to thousands of detectors are huge. To address this challenge, we propose an ultra-sparse spiral sampling strategy for multispectral PAT, which we named U3S-PAT. Our strategy employs a sparse ring-shaped transducer that, when switching excitation wavelengths, simultaneously rotates and translates. This creates a spiral scanning pattern with multispectral angle-interlaced sampling. To solve the highly ill-conditioned image reconstruction problem, we propose a self-supervised learning method that is able to introduce structural information shared during spiral scanning. We simulate the proposed U3S-PAT method on a commercial PAT system and conduct in vivo animal experiments to verify its performance. The results show that even with a sparse sampling rate as low as 1/30, our U3S-PAT strategy achieves similar reconstruction and spectral unmixing accuracy as non-spiral dense sampling. Given its ability to dramatically reduce the time required for three-dimensional multispectral scanning, our U3S-PAT strategy has the potential to perform volumetric molecular imaging of dynamic biological activities.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
科研小菜鸡完成签到,获得积分20
刚刚
旷野发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
刚刚
小苏苏完成签到,获得积分10
刚刚
科研副本完成签到,获得积分10
1秒前
科研通AI5应助SSR采纳,获得10
1秒前
安寒发布了新的文献求助10
1秒前
WZQ发布了新的文献求助10
2秒前
gsd发布了新的文献求助20
2秒前
2秒前
zhhhhh完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
3秒前
3秒前
NexusExplorer应助神勇的白竹采纳,获得10
3秒前
丘比特应助阿龙采纳,获得10
3秒前
刘春林完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
金子俊关注了科研通微信公众号
3秒前
4秒前
4秒前
5秒前
5秒前
5秒前
踏实的绝悟完成签到 ,获得积分10
5秒前
小苏苏发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
小马甲应助文献狂人采纳,获得10
6秒前
英姑应助zhhhhh采纳,获得10
7秒前
7777juju完成签到,获得积分10
7秒前
安寒完成签到,获得积分10
7秒前
钉钉发布了新的文献求助50
7秒前
Connie完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
善学以致用应助方子怡采纳,获得10
9秒前
9秒前
9秒前
GuoSiqi72应助lmr采纳,获得10
9秒前
wanci应助李建行采纳,获得10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Acute Mountain Sickness 2000
A novel angiographic index for predicting the efficacy of drug-coated balloons in small vessels 500
Textbook of Neonatal Resuscitation ® 500
Thomas Hobbes' Mechanical Conception of Nature 500
The Affinity Designer Manual - Version 2: A Step-by-Step Beginner's Guide 500
Wolbachia-mediated fitness enhancement and reproductive manipulation in the South American tomato pinworm, Tuta absoluta 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5098963
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4311031
关于积分的说明 13433121
捐赠科研通 4138388
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2267214
邀请新用户注册赠送积分活动 1270282
关于科研通互助平台的介绍 1206556