[发明专利]一种深部组织X射线激发多光谱断层成像系统及方法

摘要

本发明公开了一种深部组织X射线激发多光谱断层成像系统及方法，包括X射线源、X射线平板探测器、EMCCD相机、电控旋转台、窄带滤波片、铅板、计算机和待成像动物；利用X射线激发纳米发光材料，发射出特定谱段特别是具有较高穿透深度的短波红外光，光子穿过组织到达成像物体表面，经过窄带滤波片的过滤，不同波长谱段的光被EMCCD相机接收，得到每个谱段下的成像和重建结果；采用多变量分析对多谱成像和重建结果进行处理分析，得到纳米发光材料在物体内的准确分布，并与CT断层成像结果融合最终得到深部组织多模态的断层成像图像。本发明可有效提高X射线激发光学断层成像的成像深度，实现活体小动物的深部组织成像。

主权项

1.一种深部组织X射线激发多光谱断层成像方法，其特征在于，所述深部组织X射线激发多光谱断层成像方法利用X射线激发成像物体体内的特定纳米发光材料，这种材料在X射线激发下能够发出短波红外和其他特定谱段的光；深部组织内的光子穿过组织到达成像物体表面，经过窄带滤波片的过滤，不同波长谱段的光被EMCCD相机接收；根据光在组织中的传输方程，建立发光材料的分布与表面光强分布的关系，在每个谱段下采用迭代重建算法对EMCCD接收到的激发光数据进行重建，得到每个谱段下的成像和重建结果；采用多变量分析方法中的主成分分析方法对多谱成像和重建结果进行处理分析，得到纳米发光材料在成像物体内的准确分布，作为光学断层成像结果；穿过成像物体的X射线被X射线探测器接收保存为X射线投影；通过经典的FDK重建算法对X射线投影进行重建，得到CT断层成像结果；对CT断层成像结果与光学断层成像结果根据坐标关系进行配准并融合最终得到深部组织多模态的断层成像图像；所述深部组织X射线激发多光谱断层成像方法使用的深部组织X射线激发多光谱断层成像系统包括：X射线源，与计算机连接，用于发射X射线；X射线平板探测器，与计算机连接，用于接收探测X射线；EMCCD相机，与计算机连接，用于接收短波红外光及其它特定谱段发光；电控旋转台，与计算机连接，用于固定并支持成像物体进行高精度旋转，以采集多个角度下的X射线投影数据和激发光数据；窄带滤波片，置于EMCCD相机的镜头前，用于滤除标示带宽之外谱段的光；铅板，用来滤除多余的X射线，并保护EMCCD相机免于X射线辐射；计算机，用于控制X射线源、X射线平板探测器、EMCCD相机、电控旋转台的运行以及参数设置，控制光学数据和X射线投影数据的采集，进行多光谱数据和X射线投影数据的处理和重建，融合双模态的成像；所述窄带滤波片和EMCCD相机位于X射线源和X射线平板探测器连线的垂直方向。