[发明专利]一种多模态小动物分子影像成像装置及成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学成像领域，尤其涉及一种多模态小动物分子影像成像装置及成像方法。

背景技术

作为当今生物医学工程领域最先进的成像技术，分子医学影像技术是应用影像学的方法对活体状态下的生物过程进行细胞和分子水平的定性和定量研究，在分子水平上对生物体生理、病理的变化进行实时、动态、在体、无创的成像技术。它是研究靶向性、特异性分子探针及治疗药物的关键、核心技术。多模态分子影像技术可实现不同影像设备的优势互补，使获取的影像结果更精确、更可靠。临床实践已证明，多模态分子医学影像设备在重大疾病的早诊早治、治疗方案的制定、治疗效果的验证与评估中发挥着重要作用。

2001年美国哈佛大学Weissleder详细阐明了分子影像学的概念。分子医学影像技术是应用影像学的方法对活体状态下的生物过程进行细胞和分子水平的定性和定量研究，在分子水平上对生物体生理、病理的变化进行实时、动态、在体、无创的成像技术。它是研究靶向性、特异性分子探针及治疗药物的关键技术。然而，任何单一模态的分子影像都存在着自身难以克服的缺陷，无法满足生命科学研究的迫切需求——完整、准确地解释生命过程。例如正电子发射断层成像（Positron Emission Tomography）PET虽然具有很高的探测灵敏度，但由于辐射光子能量为固定的511keV，不能同时进行多分子探测；单光子发射断层成像（Single Photon Emission Computed Tomography）SPECT虽然无需昂贵的回旋加速器制备核素药物，但难以寻找到参与新陈代谢的SPECT放射示踪物，且其灵敏度比PET低1到2个数量级；荧光分子层析成像（Fluorescence Molecular Tomography）FMT虽然具有标记灵活性、高特异性、无电离辐射等优点，但图像重建病态性严重，同时以上三种技术均缺乏结构信息，空间分辨率较差。

目前，将分子影像成像模态与能够提供结构信息的X射线断层成像（X-ray Computed Tomography）X-ray CT合并成单个设备的构思在本领域内是普遍公知的。在小动物成像技术领域，Micro-CT采用了与普通临床CT不同的微焦点X射线源球管，空间分辨率最高可以达到微米数量级。Micro-CT除了朝着超高分辨率方向发展外，另一个重要应用是与PET、SPECT、FMT等构成PET/CT、SPECT/CT、PET/SPECT/CT等多模态分子成像设备，为功能成像技术提供结构信息。在双模态成像设备方面，GE、SIEMENS、PHILIPS三大公司分别推出了自己的Micro PET/CT、Micro SPECT/CT产品。在三模态成像设备方面，2005年6月，Gamma Medica在当年召开的核医学年会上发布世界上首台专门用于小动物成像的Micro PET/SPECT/CT；2007年，Kodak发布了具有荧光/SPECT/CT三模态小动物成像的商业产品。截止到2011年底，GE和西门子也已经推出了自己旗下的PET/SPECT/CT三模态小动物成像设备，其中GE是通过与Gamma Medica合作OEM了GM的三模态成像产品。另外，有一家名为MILABS的厂商宣称推出了三模态的成像设备。

PET/SPECT/CT三模态成像设备在功能上有着特异性不够、分子靶点标记不易等缺点，此外PET/SPECT均为采用正电子湮灭原理来进行靶向性成像的核医学成像方法。

在国内小动物活体成像领域，已分别有计算机断层扫描成像CT、正电子发射断层成像PET、单光子发射断层成像SPECT、荧光断层成像FMT的小动物活体成像系统报道，但是，现有技术中的多模态成像装置，对于分子医学影像领域而言，具有实际应用价值的只有PET与荧光成像，并没有包括X-ray CT与SPECT。并且现有技术中的各个成像系统只停留在概念上，不具备实际意义，无法运用在实际工作当中。同时，四个模态的成像系统之间并没有直接的关联性，并不在同一检查轴上，无法实现多模态图像的同机融合。

发明内容

为了进一步提高多模态分子影像技术的特异性和适用面，本发明提供了一种可行的X-rayCT/PET/SPECT/FMT四个模态同机一体的多模态小动物分子影像成像装置与成像方法。

本发明的一个目的在于提供一种多模态小动物分子影像成像装置。