[發明專利]一種多光學信息同步檢測的雙參數熒光分子斷層成像裝置及方法

無效

• 申請號: 201110090186.0
• 申請日: 2011-04-12
• 公開（公告）號: CN102178512A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 汪待發;李德玉;樊瑜波
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;G01J1/42;G01N21/64
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 官漢增

技術領域

本發明屬于熒光分子斷層成像技術領域，具體涉及一種多光學信息同步檢測的雙參數熒光分子斷層成像裝置及方法。

背景技術

在活體熒光成像中，特異性的熒光分子探針被用來標記小動物體內的細胞和分子。通過激發光激發這些熒光分子探針發出熒光，并在表面檢測出射的熒光光子，可以得到與特定生物活動關聯的信息。在各種活體熒光成像方法中，熒光分子斷層成像(Fluorescence?moleculartomography，FMT)技術考慮了光子在生物組織中漫射傳播的數學模型，能夠從表面探測到的熒光光子重建出熒光探針在小動物內部的三維分布等參數。這些定量化參數為生物和醫學研究提供了重要的定量評價信息，可用于觀察腫瘤的發展過程、評估藥物對疾病的療效、觀察功能分子的相互作用、發現新的藥物作用靶點等。

雙參數熒光分子斷層成像可同時獲取熒光探針的熒光濃度和熒光壽命的三維分布，相對于只獲取熒光濃度圖像的單參數熒光分子斷層成像可提供更多有價值的評價信息。M.Brambilla等提出了一種可同時檢測反射和透射信號的雙參數熒光分子斷層成像裝置(Time-resolved?scanning?system?for?double?reflectance?and?transmittance?fluorescence?imaging?of?diffusive

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種多光學信息同步檢測的雙參數熒光分子斷層成像裝置及方法。本發明利用CCD相機密集空間采樣光學信號的強度信息，并在部分檢測點利用單光子計數光電倍增管同步采集光學信號的飛行時間曲線信息，可在較短的成像時間內獲取較多的雙參數成像所需的信息，提高雙參數成像的時空分辨率。本發明利用偽隨機編碼的激發光獲取飛行時間曲線信息，具有較低成本和準確度高的優點。

本發明提出的一種多光學信息同步檢測的雙參數熒光分子斷層成像裝置，由偽隨機編碼激發模塊、成像物體旋轉模塊和光學信號檢測模塊組成。偽隨機編碼激發模塊由激光器、相位/強度調制器、偽隨機碼生成器、聚焦光路和光學掃描振鏡構成。成像物體旋轉模塊由同軸旋轉臺和成像物體固定裝置組成。光學信號檢測模塊包括分束鏡、強度信息檢測子模塊和飛行時間曲線信息檢測子模塊。

偽隨機編碼激發模塊由激光器、相位/強度調制器、偽隨機碼生成器、聚焦光路和光學掃描振鏡構成。激光器發出的激光在相位/強度調制器中被偽隨機碼生成器生成的高比特速率(＞＝10Gb/s)、高碼長(1024位)的偽隨機碼調制的激光。該偽隨機碼調制的激光通過聚焦光路后，在距離成像物體后表面的臨近位置被聚焦成一個直徑小于1mm的小激光點，即偽隨機編碼的激發光點。然后通過計算機控制光學掃描振鏡，將偽隨機編碼的激發光點投射到成像物體后表面的不同位置，該成像物體與光學掃描振鏡沿水平方向的同一直線設置，所述的成像物體后表面是指成像物體朝向偽隨機編碼激發模塊的正表面。偽隨機碼調制激發的主要目的在于獲取光學信號的飛行時間曲線信息。偽隨機碼生成器在生成偽隨機碼序列后還向飛行時間曲線信息檢測子模塊發出觸發信號(表征一段偽隨機碼序列開始的高電平脈沖)，用于確定偽隨機碼序列和檢測電子脈沖的相對時間關系。

成像物體旋轉模塊由同軸旋轉臺和成像物體固定裝置組成。所述同軸旋轉臺包括上下兩個部分，通過螺桿和齒輪傳動機構實現上下旋轉臺的同步旋轉。成像物體4通過成像物體固定裝置固定于同軸旋轉臺上，可以被同軸旋轉臺的水平旋轉到不同的角度。其中旋轉角度定義為，以同軸旋轉臺的旋轉軸心為原點，同軸旋轉臺未旋轉的原始角度即平行于水平方向時為0°，在每一次成像過程中，通過計算機控制同軸旋轉臺沿逆時針旋轉到不同的旋轉角度。經光學掃描振鏡將偽隨機編碼的激發光點投射到成像物體后表面的不同位置后，經成像物體前表面發射出出射的光學信號，該光學信號經與水平方向夾角為45°方向的分束鏡后，一定比例的光學信號不改變傳播方向，沿原方向即水平方向到達強度信息檢測子模塊；另一部分光學信號的傳播方向被偏置了90°(即垂直于水平方向向下偏置)，到達飛行時間曲線信息檢測子模塊。其中光學掃描振鏡、成像物體和分束鏡沿同一直線設置。