ИСТИНА

Для решения обратной и прямой задач диффузионной оптической томографии (ОТ) сильно рассеивающих объектов со сложной внутренней структурой разработаны новые быстрые нелинейные итерационные алгоритмы, основанные на приближенном статистическом описании пространственных распределений потоков регистрируемых фотонов. Создан программно-аппаратный комплекс, включающий два непрерывных маломощных (мощность до 30 мВт) источника излучения ближнего ИК диапазона (диодные лазеры, длины волн 790 и 815 нм); систему коммутации лазерных пучков; 32-х канальную входную систему сканирования, обеспечивающую ввод излучения в диагностируемый объект; выходную систему сканирования с 2-х канальным счетчиком фотонов (2 модуля Hamamatsu H6240-02 и 2-х канальный счетчик NI PCI-6602); систему управления и обработки результатов измерений, реализованную на базе персонального компьютера IBM PC (AMD XP 1800+), и специализированный пакет программ, основанный на описанных выше быстрых приближенных алгоритмах восстановления внутренней структуры диагностируемого объекта. Комплекс позволил визуализировать внутреннюю структуру модельных объектов диаметром 160 мм в режиме реального времени (за время самой процедуры диагностики) и обеспечил возможность перехода к экспериментам с реальными биологическими объектами (специализированная модификация комплекса с быстрой высокочувствительной 32-х канальной системой регистрации, реализованной на базе многоанодного ФЭУ Hamamatsu H7260-20). Проведена серия экспериментов с модельными объектами (диаметр 160 мм, коэффициенты поглощения 0,005-0,015 и рассеяния 1,4 1/мм) сложной структуры (2-3 сильно поглощающих и/или сильно рассевающих включения внутри крупномасштабных (размер 80-110 мм) полупрозрачных оптических неоднородностей (полый тонкостенный сильно рассеивающий цилиндр либо <комок> тонкой металлической проволоки, моделирующих черепную коробку либо систему неразрешаемых методом диффузионной ОТ томогра фии сосудов-капилляров). Показано, что разработанные быстрые приближенные итерационные алгоритмы решения обратной задачи диффузионной ОТ позволяют визуализировать такие включения с пространственным разрешением вплоть до 2 мм. Предложен еще один быстрый алгоритм решения прямой задачи диффузионной ОТ, чрезвычайно перспективный для объектов большого (до 1000 длин рассеяния) размера в условиях малоуглового рассеяния. Этот алгоритм основан на оригинальной версии классического метода интегрирования по путям, модифицированной существенным (до 10 раз) увеличением длин отрезков, на которые <разбиваются> траектории распространения фотонов, с одновременным введением индикатрисы рассеяния соответствующей кратности. Решение прямой задачи ОТ проводится с использованием метода Метрополиса и обеспечивает выигрыш во времени расчета в 9-10 порядков по отношению к стандартной процедуре метода Монте-Карло. Предполагается, что этот алгоритм будет использован для тестирования и оценки точности двух описанных выше быстрых приближенных алгоритмов решения прямой задачи ОТ (методы <масштабирования> и <вырезания>)