[发明专利]一种结合X-ray和荧光的多模态断层成像系统和方法

摘要

本发明公开一种结合X‑ray和荧光的多模态断层成像系统和方法，设置X‑ray激励和探测模块位于与旋转镜结构转轴正交的水平轴上，成像物体固定在水平面内旋转的透光水平旋转台上。在成像物体CT成像中，水平旋转台转动带动成像物体在水平面内转动，实现不同角度的X‑ray激励和探测。在X‑ray荧光断层成像中，水平旋转台带动成像物体旋转到不同角度，实现不同的X‑ray激励；在每个X‑ray激励方向，旋转镜可以旋转到不同角度实现多角度的光学探测。本发明中基于推拉式载物平台设计使得成像物体的放置方便、快捷、安全，并且成像物体无需悬吊，处于其自然状态，方便生物医学应用；位于载物平台上透光的旋转动物床保证成像物体在自然的状态下进行快速的多模态成像。

主权项

1.一种结合X‑ray和荧光的多模态断层成像系统，其特征在于：包括推拉式载物平台、旋转镜模块、二维激光扫描模块、透光旋转动物床、X‑ray 成像系统与光学采集模块；其中，推拉式载物平台上安装有透光旋转动物床，实现透光旋转动物床在水平方向上的平移运动；透光旋转动物床用来放置成像物体，实现成像物体周向上的旋转；所述旋转镜模块包括左部旋转镜模块与右部旋转镜模块；左部旋转镜模块与右部旋转镜模块均包括转轮支架、转盘、转盘转轴、同步带传动结构B与两块反射镜；其中，转轮支架上通过轴承安装有转盘转轴，转盘转轴为筒状结构，用作推拉式载物平台平移的通道；转盘固定在转盘转轴端部；位于同一旋转镜模块的反射镜为两块，安装转轮支架一侧，分别通过反射镜固定件安装在转盘上，使位于同一旋转镜模块的两块反射镜，镜面相对，相互平行，与水平面形成夹角；同步带传动结构B用来驱动转盘转轴转动，进而实现两块反射镜的转动；上述左部旋转镜模块中的转盘转轴作为推拉式载物平台平移的通道；且转轮支架底端设计一体机构的凸台，用来安装推拉式载物平台；右部旋转镜模块中两个反射镜与左部旋转镜模块中的两个反射镜相对设置；同时，左部旋转镜模块中的转盘上还安装有扫描架，用来安装二维激光扫描模块；所述左部旋转镜模块中位于上方的反射镜竖直位置高于右部旋转镜模块中位于上方的反射镜；所述二维激光扫描模块由两组正交的一维线性导轨构成，包括一条x导轨、两条y导轨与一根激光笔；其中，x导轨两端分别与两条y导轨上的扫描模块导轨滑块相连；x导轨的扫描模块导轨滑块上安装有激光笔；x导轨与两条y导轨分别通过同步带传动结构C驱动运动，实现激光笔在二维平面内的扫描；而激光笔发射的光束由左部旋转镜模块中上方的反射镜反射后，到达成像物体，实现成像物体的二维扫描；成像物体发出的光依次经过左部旋转镜模块中下方的反射镜、右部旋转镜模块下方的反射镜以及右部旋转镜模块上方的反射镜后，通过右部旋转镜模块中转盘转轴通孔进入光学采集模块；所述的X‑ray 成像系统包括X射线源、X射线平板探测器；其中，X射线源与X射线平板探测器分别通过支架支撑，位于透光旋转动物床两侧；使X射线源的发射端朝向X射线平板探测器；光学采集模块通过支架支撑，使光学采集模块镜头正对右部旋转镜模块中转盘转轴通孔；并使X射线源射出的X‑ray进入成像物体所激发的荧光信号可由光学采集模块进行采集；所述推拉式载物平台包括支座、支撑板、T型材支撑件、导轨、载物平台导轨滑块、同步带传动结构A、平板连接件与平移台平板；其中，支座上安装有水平设置的支撑板，支撑板上表面安装有T型材支撑件；T型材支撑件上安装有导轨，导轨上安装有载物平台导轨滑块，载物平台导轨滑块沿导轨的滑动通过同步带传动结构A驱动；所述同步带传动结构A中，一个同步带轮A固定安装在步进电机A输出轴上，步进电机A安装在导轨一端；另一个同步带轮A通过固定件安装在导轨另一端；两个同步带轮A间通过同步带A实现传动；且将载物平台导轨滑块与同步带A间通过连接件紧固；载物平台导轨滑块上安装有平板连接件，平板连接件用来安装水平设置的平移台平板，平移台平板上开有安装孔，用来安装透光旋转动物床；所述的透光旋转动物床用来承载成像物体，包括透明圆盘、轴承齿轮、外齿轮与步进电机D；其中，轴承齿轮外圈固定安装在推拉式载物平台中平移台平板上的安装孔内，轴承齿轮内圈与外齿轮啮合；外齿轮安装在步进电机D的输出轴上，步进电机D通过安装在平移台平板底面上的电机支架支撑；轴承齿轮上有安装孔，玻璃材质的透明圆盘通过安装孔与轴承齿轮固定。