[发明专利]单源发射双种模态成像的X线CT-荧光成像装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于多模态分子影像领域，涉及一种单源发射双种模态成像的X线CT-荧光成像系统。

背景技术

多模态成像系统在科学研究和医疗检测中起着重要的作用，并已广泛应用。从针对于小动物的多模态成像设备到人体医疗检测设备，多模态成像以其结合不同成像设备优点的独特功能，而受到广泛关注。多模态成像系统目前主要有：PET-CT系统、超声-CT/MR融合成像系统等。

PET-CT系统是目前广泛应用的多模态成像系统，融合了PET和CT两种系统，可以有效检测结构信息与生物功能信息。但PET-CT系统放射性剂量较大，需要同时使用X射线源和放射性造影剂进行成像，对科研人员的伤害较大，射线防护要求较高。

超声-CT/MR系统是目前的研究热点，超声、CT、MR系统具有各自的优点与不足，其多模态融合技术具有较大的研究价值。超声系统对人体伤害小，但其分辨率较低，穿透深度有限，成像精度难以满足许多应用场合的要求，在动物实验中也难以应用；CT系统分辨能力较强，扫描时间短，但放射性较强，且功能成像能力弱；MR对软组织可以有效成像，但其扫描时间长，且分辨率较差、功能成像能力弱，在许多动物实验中应用较为困难。

目前多模态成像的主要目标是保证分辨能力的基础上，实现较快、较敏感的功能成像，同时减少辐射剂量，增加设备的安全性。为了解决多模态成像技术的问题，现可采用CT成像系统和荧光成像的结合的方法。CT成像系统可以使图像的分辨能力达到微米级水平，同时X射线激发的荧光系统可以实现成像的高灵敏性。由于CT拍摄的同时可通过X射线激发荧光材料发光，故可通过单一射线源实现双模态成像，从而达到降低辐射剂量的目的。

荧光成像可以测定荧光分子在活体小动物体内的三维分布情况，它通过荧光探针对活体动物目标中的特殊细胞团进行标记，可以高度敏感性和选择性地检测复杂生物分子及活细胞中特定成分。具有灵敏度高、动态响应范围宽的优点，其测定条件适宜生命体的生理环境。现应用的荧光材料多属于自发荧光，发光效率低，光强不稳定。使用X射线激发荧光探针，可以保证探针发光稳定性，并提高发光强度。

X射线在生物医学领域发挥了重要的作用，CT设备使人们可以对物体进行三维成像。科研用CT多为采用锥形束成像方式的显微CT系统，其系统分辨率较高，通常为微米量级或亚微米级，可以清楚表征物体三维信息。显微CT系统现已广泛应用于高精度的小动物成像中，可快捷稳定地为科研人员提供清晰、完整的实验动物内部结构信息。

发明内容

技术问题：本发明提供一种将两种模态融合，达到单发双模成像效果，具有深度激发性、高灵敏激发性、高强度激发性的单源发射双种模态成像的X线CT-荧光成像装置。本发明同时提供一种单源发射双种模态成像的X线CT-荧光成像方法，使用荧光材料（X线激发），单源发射X线，配合X线及荧光探测器同时成像，分别得到CT及荧光图像，最终将两种模态融合，达到单发双模的成像效果。

技术方案：本发明的单源发射双种模态成像的X线CT-荧光成像装置，包括设置在同一平面的X射线点源、载物台、X射线探测器和荧光探测器，所述X射线点源、载物台、X射线探测器设置在同一直线上，并构成X-CT光路，所述荧光探测器中设置的荧光镜头对准载物台设置，所述X射线点源、X射线探测器和荧光探测器的相对位置固定，并能一同以载物台为中心，相对载物台转动。

进一步的，本发明系统中，X射线点源、X射线探测器和荧光探测器安装于转盘上，所述载物台位于转盘中心并固定不动。

进一步的，本发明系统中，X射线点源、X射线探测器和荧光探测器安装于固定基座上，所述载物台位于固定基座中心并能够旋转。

本发明的单源发射双种模态成像的X线CT-荧光成像方法，包括以下步骤：

1）将结合了X射线荧光材料的被检样本放置于载物台上，并将其X线探测器及荧光探测器视野的中心；

2）设置射线源参数并打开X射线源，发射X射线，同时打开驱动装置，使X射线点源、X射线探测器和荧光探测器一同以载物台为中心，相对载物台转动；

3）在X射线点源、X射线探测器和荧光探测器相对载物台转动至不同角度的同时，X射线探测器和荧光探测器分别采集各帧图像的数据；

4）将采集到的X射线探测器数据和荧光探测器数据分别进行断层重建，并将得到的双模断层数据进行融合。