[发明专利]一种自由空间下的荧光分子断层成像系统

说明书

本发明提供一种自由空间下的荧光分子层析成像系统，包括激光器、电动快门、半透半反镜BS、透镜L1、透镜L2、光电二极管、滤光片F1、滤光片F2、二维激光扫描振镜、承载台、三维成像投影仪、EMCCD相机和计算机。本发明具有成像系统紧凑，使用方便等优点。本发明可通过控制采集数据量大小，利用重建算法，实现检查体的三维层析成像，准确定位荧光标记物位置和强度。

技术领域

本发明涉及生物医学技术领域，尤其涉及一种自由空间下的荧光分子断层成像系统，它适合于肿瘤早期诊断。

背景技术

荧光分子层析成像(fluorescence molecular tomography，FMT)是一种新兴的分子影像技术，相对于目前临床应用的乳腺成像方法，如乳腺X光线摄影术、超声成像、核磁共振等，FMT因其具备无损伤、高灵敏度、高穿透性和非侵入等特点，广泛应用于乳腺肿瘤诊断、脑功能检测等领域。

早期的荧光分子断层成像系统采用动物浸入匹配液成像腔后光纤接触测量的方法。2007年哈佛大学医学院Deliolanis等人首次提出360非接触式荧光分子断层成像装置。动物放置在光源和CCD相机构成的成像平台之间。为实现360的成像，动物的身体不能有遮挡，且需要动物与成像平台之间的相对360旋转，这种装置的成像平台为水平方向，而被测的动物吊挂在竖直方向，通过旋转动物实现360的数据采集，实验过程中容易破坏动物的原始形态，加剧了动物的不舒适性，尤其是长时间实验。

之后骆清铭等提出的一种旋转式扩散荧光层析成像系统采用固定实验动物旋转成像平台的方法。此装置的成像平台为竖直方向，而动物床为水平方向，通过旋转成像平台来实现360的数据采集，为避免旋转成像平台时的电线缠绕而致使成像平台无法旋转，该装置使用滑环进行电气连接。但该装置利用滑环，碳刷与集电环表面接触，只能进行电气连接，不能进行光纤的连接，所以光源采用了半导体激光器，限制了实际工作中荧光激光波长的选择。此外该装置并未涉及对荧光层析成像中的关键部分动物床的特殊考虑。

根据以上问题，本发明相较于以往传统方式，本发明利用无光纤结构可实现在保持小动物原始形态的情况下，对小动物进行二维扫描和投影，利用控制软件控制扫描，并进行图像采集，利用重建算法得到小动物的三维重建图像。

发明内容

本发明的技术问题在于提供一种自由空间下荧光分子层析成像系统，该系统能够对小动物进行二维和三维成像，实现在体，无创的检测小动物癌变过程，同时，小动物不需要挤压，保持它原始形态，从而给医学诊断提供方便。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：一种自由空间的荧光分子层析成像系统，其特征在于，所述成像系统包括激光器(1)、电动快门(2)、透镜L1(3)、光电二极管(4)、半透半反镜BS(5)、透镜L2(6)、滤光片F1(7)、二维激光扫描振镜(8)、承载台(9)、滤光片F2(10)、三维成像投影仪(11)、EMCCD相机(12)和计算机(13)；

所述激光器发出激光；

所述滤光片L1、滤光片L2用于减弱光线强度；

所述三维成像投影仪用于对检查体进行三维投影成像；

所述承载台用于承载检查体，所述检查体接受激光发出荧光；

所述激光器发出激光，所述激光通过半透半反镜BS，所述半透半反镜BS将所述激光的一半经过所述的透镜L2，所述滤光片F1，打入所述二维激光扫描振镜，所述计算机发出指令触发所述二维激光扫描振镜做快速二维横向扫描，从而对所述检测体在每个角度上进行扫描；所述激光经过二维扫描振镜经过承载台上的检查体，所述激光经过检查体后产生的荧光通过滤波片F2进入EMCCD相机，所述EMCCD相机根据计算机指令进行采集；所述激光的另一半经过所述透镜L1聚焦到所述光电二极管上进行光电信号的转换；

所述三维成像投影仪对检查体进行照射投影，得到检查体的三维图像；