[發(fā)明專利]一種聯(lián)合成像的錐束X射線發(fā)光斷層成像系統(tǒng)及其方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310077088.2
• 申請日: 2013-03-11
• 公開（公告）號: CN103110425A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱守平;陳冬梅;陳多芳;屈曉超;黃力宇;梁繼民;田捷
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種聯(lián)合成像的錐束X射線發(fā)光斷層成像系統(tǒng)。本發(fā)明利用錐束X射線激發(fā)待成像物體內(nèi)的藥品，不但可以使待成像物體的藥品受激發(fā)完全，而且可以利用X射線成像獲取成像物的三維解剖結(jié)構(gòu)信息，從而得到準(zhǔn)確的待成像物體中藥品的三維空間分布成像，在對待成像物體進行熒光斷層成像過程中實現(xiàn)多模態(tài)成像。

背景技術(shù)

X射線計算機斷層成像（CT）技術(shù)廣泛用于空間分辨率高的解剖結(jié)構(gòu)像的獲取，但它在分子影像領(lǐng)域中的作用卻非常有限。碘和硫酸鋇等少量的幾種造影劑在其濃度足夠的情況下（>1mg/ml）可以用于CT成像，然而為了使CT成為一種有效的分子影像成像技術(shù)，人們還需要更高靈敏度的X射線造影劑。

X射線發(fā)光（X-ray?luminescence）成像技術(shù)的發(fā)展為實現(xiàn)X射線在體分子示蹤成像提供了新的可能。當(dāng)使用X射線照射某些特定的材料(如磷納米顆粒)時，會發(fā)出可以穿透生物組織并被光電探測設(shè)備探測到的近紅外光信號，即X射線發(fā)光（X-ray?luminescence）。例如，單個的100keV的X射線光子激發(fā)磷納米顆粒時可以產(chǎn)生約5000個熒光光子，X射線發(fā)光的信號強度正比于磷納米顆粒的濃度。目前，已經(jīng)研發(fā)出多種可用于X射線發(fā)光成像的實驗材料，以下我們統(tǒng)稱為藥品。

X射線發(fā)光成像采用X射線激發(fā)待成像物體的藥品，利用激發(fā)出來的熒光信號進行成像，從而可以獲得該特定藥品的空間分布信息。C.T.Badea等人在Investigations?on?x-ray?luminescence?CT?for?small?animal?imaging,Physics?of?Medical?Imaging,vol.8313,83130T,2012中提出了窄束X射線發(fā)光重建方法。該方法采用一個帶有2mm的小針孔的鉛板和X射線源來產(chǎn)生窄束X射線，采集14個角度的數(shù)據(jù)分別使用濾波反投影算法和最大似然估計算法經(jīng)行三維重建。該方法的不足是，X射線源發(fā)出的X射線不能充分用來激發(fā)待成像物體的藥品，采集熒光數(shù)據(jù)時間長，并且增加了X射線照射劑量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種聯(lián)合成像的錐束X射線發(fā)光斷層成像系統(tǒng)及其方法，充分利用X射線源發(fā)射出的X射線，使待成像物體的藥品受激發(fā)完全，并且利用X射線斷層成像技術(shù)獲取待成像物體的三維結(jié)構(gòu)信息，為熒光數(shù)據(jù)的三維重建提供先驗信息。利用計算機將三維結(jié)構(gòu)信息與熒光數(shù)據(jù)重建結(jié)果進行圖像配準(zhǔn)，實現(xiàn)待成像物的多模態(tài)信息融合，更全面的獲得待成像物的生物特征。該系統(tǒng)相比于窄束X射線發(fā)光方法，更充分利用了X射線，縮短照射時間，減少照射劑量，更有利于實際應(yīng)用。

本發(fā)明的具體思路是：在現(xiàn)有的X射線斷層成像系統(tǒng)上，增加CCD相機，用于采集熒光信號；并把X射線斷層成像系統(tǒng)融合進來，獲取待成像物的三維解剖結(jié)構(gòu)信息作為熒光分子斷層重建的先驗信息，利用計算機對兩種成像結(jié)果進行圖像配準(zhǔn)實現(xiàn)待成像物的多模態(tài)信息融合，提高了熒光信號重建的正確性。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的聯(lián)合成像的錐束X射線發(fā)光斷層成像系統(tǒng)，包括與透鏡耦合的CCD相機、X射線源、X射線探測器、電控旋轉(zhuǎn)臺、窄帶濾波片；CDD相機和窄帶濾波片固定同一方向上，保證待成像物體、CCD相機和窄帶濾波片在同一條直線上；將X射線源與X射線探測器放在與CCD相機垂直的方向，并保證X射線源、待成像物體和X射線探測器在同一直線上；利用計算機控制CCD相機、電控旋轉(zhuǎn)臺、X射線源和X射線探測器運行；其中：

所述CCD相機，用來采集待成像物體的被X射線激發(fā)產(chǎn)生的透射式熒光數(shù)據(jù)；

所述X射線源，用來發(fā)射X射線，并激發(fā)成像物體內(nèi)部的藥品發(fā)光，產(chǎn)生熒光信號；

所述X射線探測器，用來采集X射線源發(fā)出并穿過被測物體的X射線投影數(shù)據(jù)；

所述電控旋轉(zhuǎn)臺，用來帶動待成像物體進行旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)多角度采集待成像物體的X射線投影數(shù)據(jù)和透射式熒光數(shù)據(jù)；

所述窄帶濾波片，用于過濾除X射線發(fā)光信號以外的其他信號；

所述計算機，用來控制CCD相機、X射線源與X射線探測器以及電控旋轉(zhuǎn)臺運行，接收和處理CCD相機傳輸?shù)耐干涫綗晒鈹?shù)據(jù)，接收和處理X射線投影數(shù)據(jù)，對X射線投影數(shù)據(jù)和透射式熒光數(shù)據(jù)進行三維重建，對重建后的圖像進行配準(zhǔn)融合，實現(xiàn)待成像物體的多模態(tài)信息融合。

所述的系統(tǒng)，所述的X射線源是錐束的X射線源，所發(fā)出的射線可以覆蓋整個待成像物體。

所述的系統(tǒng)，所述的窄帶濾波片的中心波長和熒光信號的中心波長保持一致。