[发明专利]分辨率至少为 50μm 在体多模成像检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及在体成像检测技术与科学仪器装置结构，特别是提供一种结构灵巧，成本低廉，检测分辨率显著高于现有影像技术与数字X光机、CT、PET医疗影像设备的高分辨率在体成像系统结构。 

背景技术

在体分子影像是医学系统生物学研究中的关键环节，是从分子细胞水平检测向临床应用转化的中间桥梁。常规临床医学在体成像检测技术包括数字X光透视、CT（Computed Tomography，计算机断层成像）、PET（PositronEmissionTomography，正电子发射断层成像）、MRI（Magnetic Resnane Iamge，磁共振成像）等，这些仪器不仅价格昂贵，几百万元→几千万元不等，而且，在检测分辨率、灵敏度等方面还存在较大的缺陷，达不到少数细胞和分子水平的检测要求。如，目前临床医疗数字X光透视和CT检测的分辨率均在100μm以上，常见基于平板探测器的分辨率有127μm、139μm、194μm等；在PET在体成像测量中，由于受晶体条制作工艺的限制，PET检测的分辨率目前最好的水平在1mm左右；在MRI在体成像测量中，由于受磁场强度和频率的限制，MRI检测的分辨率目前最好的水平也在1mm左右。光学在体成像以Xenogen公司的小动物在体可见光荧光检测仪器为代表，价格依然比较昂贵，200万→300万元左右，由于受组织散射的影响，检测分辨率随着组织深层散射影响而逐渐降低，也是在1mm左右，远不及光学显微成像的分辨率。常见在体分子影像的测试样本包括人体、小动物、模式生物（如线虫）等。 

随着在体成像检测技术的发展，尤其是应用于少数细胞和分子水平的疾病早期诊断检测，100μm以上分辨率的在体成像系统根本无法满足使用要求，非常有必要对现有数字X光透视、CT、PET、MRI以及光学在体成像方法等进行创新研究，提高其在体成像检测的分辨率。同时，可以发明新的旋转扫描探测结构代替常规CT、PET、MRI上采用的环形探测器结构，可以大幅度降低检测系统的硬件成本。 

图像融合（Image Fusion）是指将多源信道所采集到的关于同一目标的图像数据经过图像处理和计算机技术等，最大限度的提取各自信道中的有利信息，最后综合成高质量的图像，以提高图像信息的利用率、改善计算机解译精度和可靠性、提升原始图像的空间分辨率和光谱分辨率，利于监测。图像融合由低到高分为三个层次：数据级融合、特征级融合、决策级融合。 

数据级融合也称像素级融合，是指直接对检测传感器采集获得的数据进行处理而获 得融合图像的过程，它是高层次图像融合的基础，也是目前图像融合研究的重点之一。这种融合的优点是保持尽可能多的现场原始数据，提供其它融合层次所不能提供的细微信息。像素级融合中有空间域算法和变换域算法，空间域算法中又有多种融合规则方法，如逻辑滤波法，灰度加权平均法，对比调制法等；变换域中又有金字塔分解融合法，小波变换法。其中的小波变换是当前最重要，最常用的方法。 

在特征级融合中，保证不同图像包含信息的特征，如红外光对于对象热量的表征，可见光对于对象亮度的表征等等。决策级融合主要在于主观的要求，同样也有一些规则，如贝叶斯法，D-S证据法和表决法等。 

融合算法常结合图像的平均值、熵值、标准偏差、平均梯度。平均梯度反映了图像中的微小细节反差与纹理变化特征，同时也反映了图像的清晰度。目前对图像融合存在两个问题：最佳小波基函数的选取和最佳小波分解层数的选取。图像融合技术在多源数据重建中广泛使用。 

发明内容

本发明的目的是提供一种X光透视、CT、PET多模信息融合的高分辨率在体成像系统，使X光透视、CT、PET的数字化空间成像检测分辨率达到50μm或更高的分辨率，结构灵巧，成本低廉，可以广泛应用于包括人体医学影像、小动物分子成像检测在内的在体成像应用中。 

本发明的特征在于，包含一种用于实现X光透视、CT和PET多模融合的高分辨率成像系统，由一个PET核素成像单元，一个X射线成像单元，一个CT成像单元，一个放置测试样本的旋转载物平台，一个多轴运动控制器，一个多通道信号采集处理器，一个连接多轴运动控制器和多通道处理器的计算机，以及一个多模融合在体成像的图像处理显示软件。以旋转载物平台中放置的测试样本（小动物）为中心，所述的PET核素成像单元、CT成像单元、X射线成像单元分布在该旋转载物平台的四周，共用一个多通道信号采集处理器。