[發(fā)明專利]立式旋轉(zhuǎn)熒光分子成像系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210184342.4
• 申請(qǐng)日: 2012-06-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102670180A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任秋實(shí);李長(zhǎng)輝;王國(guó)鶴;江曉蕓;丁翼晨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/00
• 分類號(hào): A61B5/00
• 代理公司: 北京萬(wàn)象新悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11360
• 代理人: 張肖琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熒光分子成像技術(shù)，具體涉及一種立式旋轉(zhuǎn)熒光分子成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)

熒光分子成像技術(shù)是被廣泛應(yīng)用于在分子水平上對(duì)生物體生理、病理的變化進(jìn)行在體、無(wú)創(chuàng)定性和定量研究的影像方法，其在疾病的早期診斷、藥物機(jī)理研究與研發(fā)以及療效評(píng)估等方面發(fā)揮著重要作用。熒光分子成像技術(shù)目前已從傳統(tǒng)的二維熒光分子成像發(fā)展到三維熒光分子層析成像（Fluorescence?molecular?tomography）FMT。FMT是一項(xiàng)根據(jù)光的擴(kuò)散性質(zhì)，利用激發(fā)光和被測(cè)樣本的出射光信息以重建特異性熒光集團(tuán)三維分布信息的技術(shù)。它可實(shí)現(xiàn)動(dòng)物的在體無(wú)創(chuàng)檢測(cè)，具有低成本，高通量，無(wú)電離輻射，可長(zhǎng)期定量檢測(cè)等諸多優(yōu)點(diǎn)。

早期的熒光分子層析成像系統(tǒng)采用動(dòng)物浸入匹配液成像腔后光纖接觸測(cè)量的方法。2007年哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院Deliolanis等人首次提出360°非接觸式熒光分子層析成像裝置。動(dòng)物放置在光源和CCD相機(jī)構(gòu)成的成像平臺(tái)之間。為實(shí)現(xiàn)360°的成像，動(dòng)物的身體周圍不能有遮擋，且需要?jiǎng)游锱c成像平臺(tái)之間的相對(duì)360°旋轉(zhuǎn)，這種裝置的成像平臺(tái)為水平方向，而被測(cè)試的動(dòng)物吊掛在豎直方向，通過(guò)旋轉(zhuǎn)動(dòng)物實(shí)現(xiàn)360°的數(shù)據(jù)采集，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中容易破壞動(dòng)物的原始形態(tài)，加劇了動(dòng)物的不舒適性，尤其是長(zhǎng)時(shí)間實(shí)驗(yàn)。

之后駱清銘等提出的一種旋轉(zhuǎn)式擴(kuò)散熒光層析成像系統(tǒng)采用固定實(shí)驗(yàn)動(dòng)物旋轉(zhuǎn)成像平臺(tái)的方法。此裝置的成像平臺(tái)為豎直方向，而動(dòng)物床為水平方向，通過(guò)旋轉(zhuǎn)成像平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)360°的數(shù)據(jù)采集，為避免旋轉(zhuǎn)成像平臺(tái)時(shí)的電線纏繞而致使成像平臺(tái)無(wú)法旋轉(zhuǎn)，該裝置使用滑環(huán)進(jìn)行電氣連接。但該裝置利用滑環(huán)，碳刷與集電環(huán)表面接觸，只能進(jìn)行電氣連接，不能進(jìn)行光纖的連接，所以光源采用了半導(dǎo)體激光器，限制了實(shí)際工作中熒光激發(fā)波長(zhǎng)的選擇。此外該裝置并未涉及對(duì)熒光層析成像中的關(guān)鍵部分動(dòng)物床的特殊考慮。

熒光層析成像重建是一個(gè)非適定的逆問(wèn)題。增加光源的掃描信息可改善重建圖像的品質(zhì)。此外，生物體是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，任何一個(gè)生物過(guò)程都是多個(gè)生化反應(yīng)相互作用相互影響的動(dòng)態(tài)變化。同時(shí)，單一探針的識(shí)別或者單一癥狀的診斷可能不足以確定疾病的種類及原因，只有多通道探針成像才能解決這一問(wèn)題。因此具有同時(shí)成像多種探針的能力的熒光分子成像系統(tǒng)對(duì)于整體上研究生物過(guò)程的相互作用和疾病的確切診治至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于平臺(tái)立式旋轉(zhuǎn)的非接觸、多波長(zhǎng)小動(dòng)物熒光分子成像系統(tǒng)，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)反射式二維熒光成像和透射式三維熒光層析成像。該系統(tǒng)采用成像平臺(tái)立式旋轉(zhuǎn)，掃描時(shí)不改變動(dòng)物形態(tài)，成像速度快，采集數(shù)據(jù)量大，可進(jìn)行多波長(zhǎng)探針成像。動(dòng)物床及平移臺(tái)設(shè)計(jì)不僅更適合熒光成像，也適合于在不改變動(dòng)物形態(tài)的情況下進(jìn)行多模態(tài)成像。

本發(fā)明的目的在于提供一種立式旋轉(zhuǎn)熒光分子成像系統(tǒng)。

本發(fā)明的立式旋轉(zhuǎn)熒光分子成像系統(tǒng)包括：底座、旋轉(zhuǎn)臺(tái)、成像裝置、接收端濾波片組、走線模塊、光源模塊、平移臺(tái)、透明的動(dòng)物床和計(jì)算機(jī)；其中，旋轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)支撐架安裝在底座的一端上；在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上從上至下依次安裝成像裝置、接收端濾波片組和光源模塊；動(dòng)物床安裝在平移臺(tái)上；平移臺(tái)安裝在底座的另一端上；旋轉(zhuǎn)臺(tái)的中間具有通孔，與動(dòng)物床在一個(gè)水平線上，允許動(dòng)物床在通孔中無(wú)障礙通過(guò)；成像裝置通過(guò)經(jīng)由走線模塊的數(shù)據(jù)線連接至計(jì)算機(jī)；成像裝置通過(guò)經(jīng)由走線模塊的電線連接至電源；走線模塊通過(guò)支柱固定在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，并與旋轉(zhuǎn)臺(tái)的通孔同軸。

光源模塊進(jìn)一步包括激發(fā)裝置、傳輸部分和出光裝置；出光裝置安裝在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上并且與成像裝置相對(duì)位于通孔的另一側(cè)，通過(guò)經(jīng)由走線模塊的傳輸部分連接至放置在底座上的激發(fā)裝置。

激發(fā)裝置進(jìn)一步包括光源、波長(zhǎng)選擇部分、電動(dòng)快門(mén)和光纖耦合部分；光源發(fā)射出激發(fā)光，經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)選擇部分獲得合適波長(zhǎng)的激發(fā)光，激發(fā)光經(jīng)過(guò)電動(dòng)快門(mén)進(jìn)入光纖耦合部分，從而將激發(fā)光導(dǎo)入至傳輸部分。電動(dòng)快門(mén)可在熒光采集間歇時(shí)阻擋光源對(duì)熒光物質(zhì)的照射，以盡量減小熒光物質(zhì)的淬滅。

傳輸部分采用光纖。

出光裝置進(jìn)一步包括反射式光源、透射式光源和轉(zhuǎn)換器；傳輸部分連接至轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器與反射式光源和透射式光源相連接，通過(guò)轉(zhuǎn)換器的切換，可以選擇照射到動(dòng)物身體上的光源為反射式或者為透射式。反射式光源由兩根成一定夾角的光纖組成，以便實(shí)現(xiàn)小動(dòng)物表面180°范圍的激發(fā)光照射。透射式光源、接收端濾光片組選定的濾波片和成像裝置的中心共軸。

光源模塊的分塊設(shè)計(jì)增大了熒光分子成像系統(tǒng)激發(fā)光選擇的靈活性，可方便地實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)的激發(fā)光照射，從而實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)熒光探針的成像。