[發明專利]多光譜熒光三維斷層成像方法及裝置

無效

• 申請號: 201210087399.2
• 申請日: 2012-03-29
• 公開（公告）號: CN103356165A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: Y.戈立克;王芳林;楊敏
• 申請（專利權）人: 銳珂（上海）醫療器材有限公司
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;G01N21/64
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 唐立;王忠忠

技術領域

本發明屬于分子影像技術領域，涉及熒光分子斷層成像（Fluorescence?Molecular?Tomography,?FMT），尤其涉及基于多光譜熒光圖像且不使用多光譜分離過程（unmixing?process）來進行三維斷層成像（3D?tomography）的方法及其裝置。

背景技術

非入侵式的分子或細胞級的成像技術研究正對普通組織和疾病組織的生物學理解產生革命性影響，并在基因治療、免疫學、藥品研發以及癌癥研究和治療等領域起著非常重要的作用。其中，活體熒光成像技術是采用特定波長的激發光激發熒光分子產生熒光、并通過圖像重建提供目標的位置信息（例如深度信息）和對目標物進行成像，該成像技術正逐漸成熟并稱為生物醫學研究的關鍵技術。

活體熒光成像技術領域首先發展了二維成像技術，在二維成像過程中，需要考慮生物體內不同光譜的多個熒光之間的串擾以及生物的體表（或者體內食物等）的自發熒光效應的影響。因此，在獲得體內目標組織的二維熒光成像時，必須采用光譜分離處理（或者稱為去混合處理）來去除該串擾和自發熒光效應的影響，從而獲得每個熒光團（由對應注入體內的熒光試劑形成）的2D分離熒光圖像。

?圖1所示為使用光譜分離處理技術獲得目標熒光的二維熒光成像過程。首先，如圖1（a）所示，輸入使用不同濾光片獲得的圖像，其中，五個圖像是在不同波長的光源條件下獲得。進一步，如圖1（b）所示，基于光譜圖，對某一像素點（圖1中的示例像素點），確定噪音熒光、皮毛熒光和目標熒光團分別對該像素點的強度貢獻比例。進一步，如圖1（c）所示，重復以上過程，對所有像素點進行重復處理。最后，如圖1（d）所示，按照貢獻比例得到分離的2D熒光圖像（或稱為2D分離熒光圖像），在該實例中，得到了噪音熒光的2D熒光圖像、毛皮的2D熒光圖像和目標熒光團的2D熒光圖像。

?以上的2D熒光成像也適用于多光譜的2D熒光成像（multispectral?two-dimension?fluorescence?imaging）。

隨著研究水平的提高，二維熒光成像已經不能滿足科研、醫療的需要，因為所有的生命現象基本不是發生在二維水平。要獲取完整豐富的生物學數據，必須在三維水平進行成像、觀測及分析，因此，熒光分子斷層成像被研究用來進行3D斷層成像。

在進行生物熒光的3D斷層成像時，如果生物體內的熒光團為一個（單光譜）時，其可以直接基于單光譜熒光的3D光學斷層成像計算分析得到3D熒光圖像，但是，在熒光成像應用中，針對不同器官，通常注射不同的熒光劑，從而在生物體內形成多個不同光譜的熒光團。因此，進一步提出了多光譜熒光3D斷層成像技術。

?美國專利申請號為US2008/0103390、名稱為“Apparatus?and?methods?for?fluorescence?guided?surgery”的專利中公開了基于光譜分離處理的2D熒光圖像實現多光譜熒光3D斷層成像方法，其采用目標熒光團的分離處理后的2D熒光圖像、再分別進行單光譜熒光的3D光學斷層成像計算分析來進行3D熒光圖像重建。但是，基于這種方法獲得的3D熒光圖像需要多次進行3D熒光圖像重建計算，并且準確度和真實性較差，大大限制了多光譜熒光3D斷層成像方法的應用。

發明內容

本發明的目的是，提高多光譜熒光3D斷層成像的準確度和/或真實性。

為實現以上目的或者其他目的，本發明提供以下技術方案：

按照本公開的一方面，提供一種多光譜熒光三維斷層成像方法，在該方法中，從目標活體獲取多光譜熒光圖像，并且基于所述目標活體中同時使用的多種熒光試劑的原始熒光光譜，對所述多光譜熒光圖像的數據進行多光譜熒光的三維光學斷層成像計算分析處理，以重建三維熒光圖像。

按照一實施例的多光譜熒光三維斷層成像方法，所述原始熒光光譜可以從相應所述熒光試劑的銷售商獲取，或者可以對熒光試劑置于熒光成像系統中實驗測量得出。

所述多光譜熒光圖像包括多種熒光試劑和自發熒光體所發出的熒光信號。

所述多種熒光試劑之間可以具有部分原始光譜交疊的特性。

按照又一實施例的多光譜熒光三維斷層成像方法，還包括歸一化處理步驟：將多光譜熒光圖像中的每個像素的像素值轉換為同一物理單位來表示。

在之前所述任意實施例的多光譜熒光三維斷層成像方法中，在所述歸一化處理步驟之前，對獲取所述多光譜熒光圖像時所使用的濾光片進行激發光強度的測量。

按照還一實施例的多光譜熒光三維斷層成像方法，還包括補償步驟：對不同濾光片所產生的鏡片扭曲進行補償。