定量光声计算机断层成像中小鼠脑内光分布的三维蒙特卡洛模拟

光声计算机断层成像（PACT）通过探测光致超声波重建生物组织的光吸收对比度。由于其相对较深的穿透深度（软组织中数厘米）、高空间分辨率和固有的功能灵敏度，PACT 在利用内源性和外源性对比度对小鼠脑成像方面具有巨大潜力，这令神经科学界极为关注。然而，传统 PACT 要么假设脑内光通量均匀，要么使用简化的衰减模型估计光通量。两种方法均低估了光通量异质性的复杂性，并可能导致定量成像精度不佳。为优化 PACT 的定量性能，我们首次探索使用三维蒙特卡洛模拟研究完整小鼠脑模型中的光通量分布。我们在具有完整解剖信息的数字小鼠（Digimouse）脑图谱上应用 MCX 蒙特卡洛模拟软件包。为评估脑血管对光传输的影响，我们还将全脑血管纳入 Digimouse 图谱。模拟结果清晰显示，小鼠脑内光通量在全局层面是异质的，并随深度增加可下降为原来的五分之一。此外，脑血管的强吸收和散射也在局部层面引起光通量扰动。我们的结果表明，全局和局部光通量异质性共同导致了小鼠脑重建 PACT 图像定量精度的降低。