SL0与可行区域优化的有限投影FMT：降低病态性与提升重建效率

本文主要探讨了一种结合平滑l0范数（Smoothed L0, SL0）和可行区域的有限投影荧光分子断层成像（Limited-projection Fluorescence Molecular Tomography, FMT）的新型重建方法。有限投影FMT在生物光学领域中被广泛应用，以实现快速且非侵入性的荧光目标三维分布获取，但其重建过程往往因为数据不足而受到病态性问题的影响，导致重建质量下降和速度减慢。 传统FMT通过稀疏分布的光源收集数据，这种方法在实际应用中可能面临数据缺失和噪声干扰。为了解决这些问题，研究者提出了一种创新策略，即利用SL0范数，这是一种能够处理稀疏信号并保持其非零元素的特性，这有助于降低重构中的伪影和提高分辨率。SL0范数通常难以直接优化，因此通过连续函数逼近的方式实现快速求解，这种方法在保留原范数特性的同时，简化了解算过程。 此外，研究者还考虑到了可行区域的概念，将其作为先验信息融入到重建算法中。可行区域反映了实际物理或生物学约束，比如光源间的距离限制或荧光分子分布的合理性。这个先验信息有助于提高重建的精度，使得重建结果更加符合实际情况。 在实验验证部分，作者构建了数字鼠模型，分别使用3、6、9个激发点进行有限投影FMT重建。结果显示，在这些条件下，结合SL0和可行区域的方法显著降低了重建图像的位置误差，均保持在1毫米以下，并且显著减少了重建时间，例如在3个激发点下，重建时间缩短至8秒，这表明了该方法在实际应用中的高效性和准确性。 物理实验进一步验证了新方法的有效性，证明了其在实际有限投影荧光分子断层成像中的稳定性和可靠性。这项工作为解决有限投影FMT的病态性和提高重建性能提供了新的思路，对生物光学领域的荧光成像技术有重要贡献。关键词包括生物光学、荧光分子断层成像、有限投影、l0范数以及图像重建，这些都是理解本文核心内容的关键术语。