[发明专利]一种广视角光学分子断层成像导航系统及方法

摘要

本发明公开了一种广视角光学分子断层成像导航系统，其特征在于，包括：系统支撑模块(101)，用于对系统中使用到的设备提供支撑作用；同步触发模块(201)，用于同步触发光学信号采集模块中CCD相机采集光学图像和滤光片转盘的转动；光学信号探测模块(401)，用于探测成像区域中的光学信号；数据处理模块(501)，用于对该系统进行参数设置和对所述光学图像数据进行处理与显示。该系统及方法有效解决了广视角光学分子断层成像导航技术为生物医学应用实验提供导航的方法。该系统结构合理、实用，可广泛用于光学分子影像实验的研究与药物的研发，具有广阔的发展前景。

主权项

1.一种广视角光学分子断层成像导航系统，包括：系统支撑模块(101)，用于对系统中使用到的设备提供支撑作用，所述系统支撑模块包括光学平台支架(106)；同步触发模块(201)，用于同步触发光学信号采集模块中CCD相机采集光学图像和滤光片转盘的转动；光学信号探测模块(401)，用于探测成像区域中的光学信号，所述光学信号探测模块(401)包括荧光光源(402)，白光光源(403)，荧光采集装置(404)、白光采集装置(405)、多个滤光片(406)和多个光学镜头(407)，所述白光光源(403)和荧光光源(402)包括多个，均匀分布在光学平台支架(106)上，用于对成像区域(301)进行广视角照射，荧光采集装置(404)和白光采集装置(405)包括多个，均匀分布在光学平台支架(106)上，用于对成像区域(301)进行全视广视角光信号采集；数据处理模块(501)，用于对该系统进行参数设置和对所述光学图像数据进行处理与显示；所述数据处理模块(501)包括软件控制模块(502)，图像处理模块(503)和图像显示模块(504)；所述软件控制模块(502)负责控制光学信号探测模块(401)中的荧光光源(402)、白光光源(403)、荧光采集装置(404)、白光采集装置(405)设备的开启与关闭、参数设置，以及控制它们与同步触发模块(201)的同步，使得荧光光源(402)、白光光源(403)、荧光采集装置(404)、白光采集装置(405)能够协同一致地有序工作；软件控制模块使光学信号采集模块(401)顺利完成对成像区域(301)中光学信号的广视角的同步数据采集；图像处理模块(503)将各个荧光采集装置(404)和白光采集装置(405)采集到的荧光图像和白光图像进行处理，包括以下两部分：首先，图像处理模块将荧光图像进行特征提取，特征增强，特征添加伪彩色处理；并将白光图像进行亮度调节；然后将荧光图像和白光图像序列融合在一起，形成荧光图像和白光图像的融合图像；其次，图像处理模块能够进行三维重建，根据广视角采集到的成像区域(301)中成像目标的表面二维图像信息，重建出成像目标的三维解剖结构信息；同时，进行激发荧光断层成像重建，根据激发荧光断层成像技术进行内部光源的三维重建，重建出成像目标内部荧光光源在三维结构信息中的物理位置，并显示在图像显示模块(504)上，以提供内部光源的三维导航信息，其中，利用重建得到的成像目标的三维解剖结构信息、采集到的各个角度的多光谱荧光图像和光在生物体表面传输的数学模型：光的扩散方程(diffusion equation)模型，结合有限元处理方法和激发荧光断层成像技术，就能够通过成像物体表面的荧光分布信息，逆向求导出出成像目标内部荧光光源的三维结构信息中的物理位置信息和光强信息，并显示在图像显示模块上。