[发明专利]一种在体小动物荧光分子断层成像系统与方法

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及一种在体小动物荧光分子断层成像系统与方法，具体地说，涉及一种基于面激发光源的在体小动物荧光分子断层成像系统与方法。

背景技术

目前，已有的在体小动物荧光断层成像装置多采用点激发光源来激发荧光染料，其不足之处是点激发并不能保证待成像物内的荧光染料受激发完全，荧光染料受激发不完全就会导致采集的荧光数据不准确，获得信号图像信噪比低，进而使得荧光数据的三维重建不准确。另一方面，为了获得更多有用的荧光数据，可采取多角度多点激发，但是多个点激发需要的采集数据时间长，一般情况下是多少个点激发，其采集时间就是单个点激发采集数据时间的多少倍，这显然与临床要求的实时成像相违背。

中国科学院自动化研究所申请的专利“荧光分子成像装置”(申请公布号CN102106721A，申请号201110065502.9)公开了一种荧光分子成像装置。此装置可以获得待成像物的荧光分子成像，用荧光报告基因对待成像物进行标记，依据物质的荧光特征，激发光源在照射被标记的待成像物时荧光报告基因会产生荧光信号，然后探测器吸收激发出来的荧光信号进行成像。该专利申请存在的不足是，由于采用的是点激发光源，荧光目标受激发不完全，得到的荧光图像信噪比低，从而影响了荧光成像的图像质量。另外，由于只是单一的得到分子特异性性成像，而没有得到待成像物的三维结构成像，失去了待成像物被标记部分的空间信息，无法表达完整的生物特征信息。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种在体小动物荧光分子断层成像系统与方法，使荧光染料受激发的完全，从而保证采集到的荧光数据准确且信噪比高，另外系统利用X射线断层成像技术获取待成像物的三维结构信息，为荧光数据的三维重建提供先验信息。利用计算机将三维结构信息与荧光染料分布重建结果进行图像配准，实现待成像物的多模态信息融合，更全面的获得待成像物的生物特征。该系统相比于点激发光源系统操作更加简单，扫描时间更短，更有利于实现实时观测。

本发明的具体思路是：在现有的点激发光源式系统上，将激发光源改为面激发光源，使待成像物受激发完全，获得的图像信噪比大大提高；并把X射线断层成像系统融合进来，获取待成像物的三维解剖结构信息作为荧光分子断层重建的先验信息，利用计算机对两种成像结果进行图像配准实现待成像物的多模态信息融合，提高了荧光分子重建的正确性。

其技术方案为：

一种在体小动物荧光分子断层成像系统，包括近红外激光器、扩束镜、电控旋转台、待成像物、窄带滤波片、CCD相机、X射线发射器、X射线探测器、计算机，CDD相机和窄带滤波片固定在与激发光源平行的方向上，激发光源、待成像物、CCD相机和窄带滤波片在同一条直线上，X射线发射器与探测器位于与激发光源垂直的方向上，X射线发射器、待成像物和X射线探测器在同一直线上，计算机与CCD相机、X射线发射和电控旋转台相连：

所述CCD相机，用来接收透射光进行透射式成像；

所述窄带滤波片，用于滤除掉除荧光信号以外的其他光线；

所述电控旋转台，用来带动待成像物进行旋转，多角度采集待成像物的投影数据；

所述激光器，用来产生激发光源，诱导成像物体内部的荧光物质发光，产生透射式的荧光信号；

所述扩束镜用于扩束激光器发出的激光，将其扩束成一个面激发光源；

所述X射线发射器，用来发射X射线；

所述X射线探测器用来探测接收的X射线；

所述计算机，用来控制CCD相机，激光器，X射线发射与探测，以及电控旋转台运行，接收和处理CCD相机传输的透射式荧光数据，对投影数据进行三维重建，对重建后的图像进行配准融合，接收和处理X射线数据，重建待成像物体的结构信息，实现待成像物的多模态信息融合。

所述的窄带滤波片的中心波长和荧光信号的中心波长保持一致。

一种在体小动物荧光分子断层成像方法，包括以下步骤：

(1)荧光数据采集

激光器发射激光，经过扩束镜成为一面光源，与光源平行的CCD相机接收穿透待成像物的光线形成透射式投影数据；计算机完成投影数据采集之后，由电控旋转台带动待成像物旋转，旋转角度由计算机控制，等到电控旋转台完全静止以后再对投影数据进行采集，一直重复到待成像物旋转360度；

(2)CT射线数据采集

完成步骤(1)，计算机控制X射线发射器发射X射线，穿透待成像物的X射线经过X射线探测器检测，计算机完成投影数据采集，由电控旋转台带动待成像物旋转，完成360度扫描；

(3)CT数据处理