[發明專利]一種光學多模態成像系統與方法

有效

• 申請號: 201310689751.4
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN103610471A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 田捷;惠輝;詹詩杰;楊鑫
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及光學分子成像技術領域，特別是一種光學多模態成像系統與方法。

背景技術

近年來，隨著光學分子影像學技術飛速發展，一些應用于醫學的成像技術，如CT、超聲、磁共振、放射性核素成像、正電子發射斷層掃描(PET)，以及PET／CT等融合成像技術在生命科學及預臨床研究中發揮著重要的作用。CT成像分辨率高，沒有成像深度限制，能夠提供解剖結構信息，但是不能對軟組織進行很好的成像。熒光斷層成像(FMT)利用光學分子探針，對探針的靶向組織進行生理和病理檢測，但是其成像深度淺，分辨率較低。PET成像具有很好的特異性，并且能夠提供功能代謝信息，但是其靈敏度和分辨率較低。如何能夠將多種模態成像設備融合成像，將各個模態檢測的信息進行融合成像，從而克服單一模態所提供的生理、病理和結構等信息的不足一直是光學分子影像學研究的熱點。

國內外有很多研究機構將很多成熟的單模態系統，如CT、PET、FMT以及磁共振(MRI)等進行融合成像，從而獲取被測生物體的多種信息。Angelique?A等應用FMT／CT融合系統對小鼠頸部和肺部腫瘤進行檢測，結果顯示，融合了CT信息的FMT結果更為準確。Li?C等構建一種FMT／PET系統，提供了一種FMT和PET雙模成像的系統和方法。另外，Nahrendorf?M等人利用商業PET／CT和FMT進行小鼠在體成像，移動放置小鼠的動物倉，依此進行各個模態成像。在這種系統和成像方式中，由于小鼠需要移動，勢必會造成一些小鼠的姿勢和位置變化，對最終成像會造成影響。目前來看，二種模態的系統可以做到同機成像，然而多數三種模態或以上的光學分子成像系統是將小動物在各個模態系統中分別進行成像，然后將圖像進行融合。上述多模態融合成像的方式，使得小動物等待成像物體的體位在移動過程中產生改變。因此，所獲取的圖像需要經過算法進行校正，這樣既增加了重建圖像的時間，而且重建圖像的質量也難以得到保證。

發明內容

為了解決上述現有技術中存在的問題，本發明提出一種光學多模態成像系統和方法，本發明以通常用于小動物等待成像物體單一模態成像中的CT系統、熒光成像系統和PET成像系統為基本設備，以一種同機融合PET成像的多模態成像方法為核心，同機采集CT、FMT的斷層圖像及PET圖像，并將采集到的二維圖像經過圖形處理卡進行三維重建，從而獲得待成像物體的生理和病理三維融合圖像。

根據本發明的一方面，提出一種光學多模態成像系統，該系統包括：旋轉平臺、多個直線平移臺、CT系統、熒光成像系統、PET系統和計算機，其中：

所述旋轉平臺垂直于地面安裝，其旋轉中心與待成像物體的中心處于同一水平線，其表面上分布均勻安裝有所述CT系統、熒光成像系統和PET系統，并按照CT系統和熒光成像系統的成像要求進行旋轉；

所述多個直線平移臺安裝于旋轉平臺之上，并且在旋轉平臺上呈正交布置，所述直線平移臺上設有通信控制接口，用于連接所述計算機，根據所述計算機發來的控制指令進行移動；

所述CT系統與所述計算機連接，用于在旋轉平臺旋轉過程中連續不斷的采集待成像物體的斷層解剖結構圖像，并將采集到的斷層解剖結構圖像傳輸到所述計算機中進行處理和保存；

所述熒光成像系統與所述計算機連接，用于在旋轉平臺旋轉到固定角度停止后，連續不斷的檢測待成像物體體內的熒光信號，得到二維熒光圖像，并將采集得到的熒光圖像傳輸到所述計算機中進行處理和保存；

所述PET系統與所述計算機連接，用于在旋轉平臺固定且直線平移臺移動PET探測器并形成封閉區域時，連續不斷的采集待成像物體的PET圖像，并將得到的PET圖像傳輸至所述計算機中進行處理和保存；

所述計算機與直線平移臺、CT系統、熒光成像系統和PET系統相連，用于控制直線平移臺的移動，接收所述直線平移臺的運動參數，接收所述CT系統、熒光成像系統和PET系統發送的圖像并對其進行保存和處理，最終得到待成像物體的三維圖像。

根據本發明的另一方面，提出一種光學多模態成像方法，該方法包括以下步驟：

步驟1，計算機控制直線平移臺移動PET探測器形成一個封閉區域，開始對待成像物體進行PET成像，得到PET圖像數據，將所述PET圖像數據傳輸至所述計算機中進行存儲；

步驟2，計算機控制直線平移臺將PET探測器移開，熒光成像系統開始工作，開啟激光器，將激光照射到待成像物體上，CCD相機連續不斷地采集待成像物體體內發出的熒光信號，得到二維熒光圖像，將所述二維熒光圖像傳輸至所述計算機中進行處理和存儲；