[發(fā)明專利]一種基于單滑環(huán)和無線控制激發(fā)光掃描的熒光分子斷層成像裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310740964.5
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103720459A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪待發(fā);賀進(jìn);李德玉;樊瑜波
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 姜榮麗

1.一種基于單滑環(huán)和無線控制激發(fā)光掃描的熒光分子斷層成像裝置，其特征在于：所述的成像裝置包括滑環(huán)供電模塊、激光掃描模塊、旋轉(zhuǎn)鏡模塊、光學(xué)采集模塊和推拉式載物臺模塊；激發(fā)光掃描模塊中的激光管發(fā)出的激光光束進(jìn)入二維掃描振鏡，在無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的控制下，振鏡發(fā)生偏轉(zhuǎn)并反射激光束，使之直接投射到推拉式載物臺模塊上的成像物體上；成像物體激發(fā)出的熒光經(jīng)過旋轉(zhuǎn)鏡模塊的折轉(zhuǎn)光路進(jìn)入光學(xué)采集模塊，被光學(xué)采集模塊采集；其中，激發(fā)光掃描模塊由固定于旋轉(zhuǎn)鏡模塊上的滑環(huán)供電模塊的轉(zhuǎn)子端引出的兩根導(dǎo)線供電。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單滑環(huán)和無線控制激發(fā)光掃描的熒光分子斷層成像裝置，其特征在于：所述的無線控制的激發(fā)光掃描模塊包括一個激光管、機(jī)箱、機(jī)箱內(nèi)部的二維振鏡及無線數(shù)據(jù)傳輸模塊；所述的二維振鏡包括一維振鏡x和一維振鏡y，兩振鏡鏡片中心在一條與機(jī)箱頂部平行的直線上，并且所述兩振鏡轉(zhuǎn)軸垂直；一維振鏡x的偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)激光在x方向的掃描，一維振鏡y偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)激光在y方向的掃描，二者的共同作用實(shí)現(xiàn)二維振鏡對成像載物臺的二維掃描；機(jī)箱為正方體或者長方體結(jié)構(gòu)，其中一個側(cè)面加工有激光管接口；所述一維振鏡x固定在機(jī)箱頂面，一維振鏡y固定在與激光管相對的機(jī)箱側(cè)面上；機(jī)箱下表面設(shè)置出射孔。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單滑環(huán)和無線控制激發(fā)光掃描的熒光分子斷層成像裝置，其特征在于：所述的激發(fā)光掃描模塊的供電通過滑環(huán)供電模塊實(shí)現(xiàn)，滑環(huán)供電模塊包括過孔滑環(huán)及相應(yīng)的電力線；過孔滑環(huán)的過孔與旋轉(zhuǎn)鏡模塊中的轉(zhuǎn)輪套筒A同軸，過孔滑環(huán)的轉(zhuǎn)子通過銷釘與轉(zhuǎn)輪套筒A外壁緊固，這樣過孔滑環(huán)的轉(zhuǎn)子就隨著轉(zhuǎn)輪套筒A一同轉(zhuǎn)動，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)與激發(fā)光掃描模塊協(xié)調(diào)運(yùn)動；由轉(zhuǎn)子引出的電力線與無線控制的激發(fā)光掃描模塊的電源端口連接，實(shí)現(xiàn)直流供電；過孔滑環(huán)的定子引出的電力線沿著轉(zhuǎn)輪支架A與插線板連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單滑環(huán)和無線控制激發(fā)光掃描的熒光分子斷層成像裝置，其特征在于：所述的推拉式載物臺模塊包括載物臺和滑軌，載物臺是一個“Γ”型支撐機(jī)械件，該機(jī)械件底端與滑軌固定連接，用于承載成像物體；滑軌在軌道上自由運(yùn)行；所述的軌道設(shè)置在轉(zhuǎn)輪支架A的底端，軌道長度滿足滑軌在軌道上的移動，帶動載物臺到達(dá)需要的位置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單滑環(huán)和無線控制激發(fā)光掃描的熒光分子斷層成像裝置，其特征在于：所述的旋轉(zhuǎn)鏡模塊由轉(zhuǎn)輪支架A、轉(zhuǎn)輪支架B、轉(zhuǎn)盤A、轉(zhuǎn)盤B、反射鏡A、反射鏡B、套筒A、套筒B和連桿構(gòu)成，所述套筒A與轉(zhuǎn)盤A同軸，固定在轉(zhuǎn)盤A外側(cè)面；套筒B與轉(zhuǎn)盤B同軸，固定在轉(zhuǎn)盤B外側(cè)；轉(zhuǎn)盤A和轉(zhuǎn)盤B之間通過連桿連接，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤A和轉(zhuǎn)盤B的同步轉(zhuǎn)動；套筒A和套筒B分別通過軸承與轉(zhuǎn)輪支架A和轉(zhuǎn)輪支架B連接；轉(zhuǎn)盤A中央有一圓形通孔，套筒A一端通過所述圓形通孔與轉(zhuǎn)盤A固定連接，并與轉(zhuǎn)盤B同軸；套筒A中央圓形通孔是載物臺進(jìn)出通道；轉(zhuǎn)盤A內(nèi)側(cè)面，圓形通孔的正上方固定有無線控制的激發(fā)光掃描模塊，正下方有一個與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)軸呈45°的反射鏡A，反射鏡A反射面朝上，該反射鏡A通過膠合方式與轉(zhuǎn)盤A保持固定的相對位置；轉(zhuǎn)盤B與轉(zhuǎn)盤A上反射鏡A相對應(yīng)的位置亦有一個完全相同的反射鏡B；該反射鏡B與水平面呈45°，反射面朝上，但是反射面垂直于左邊反射鏡A的反射面，這樣光路經(jīng)過兩個反射鏡的反射后，實(shí)現(xiàn)180°折轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)盤B的中心圓形通孔前方有一個與正下方45°反射鏡B平行的反射鏡C，光路經(jīng)過該反射鏡C的作用，將以水平方向通過套筒B，被套筒B出口處的光學(xué)采集模塊采集到；轉(zhuǎn)輪支架B上固定一個步進(jìn)電機(jī)，該步進(jìn)電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器與一個同步帶輪A同軸聯(lián)接；步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動將帶動該同步帶輪A的轉(zhuǎn)動；所述的轉(zhuǎn)盤B上的套筒B的一端套有一個同步帶輪B，同步帶輪B與套筒B通過一個平鍵聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動；兩個同步帶輪之間通過一個同步帶傳遞動力。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單滑環(huán)和無線控制激發(fā)光掃描的熒光分子斷層成像裝置的成像方法，其特征在于：

步驟一，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備；

準(zhǔn)備試驗(yàn)用成像物體，并在成像物體內(nèi)包埋熒光分子探針；開啟旋轉(zhuǎn)鏡模塊、光學(xué)采集模塊、無線控制的激發(fā)光掃描模塊，對這些設(shè)備預(yù)熱5分鐘；將成像物體安裝于載物臺上，推動滑軌，成像物體連同載物臺將通過轉(zhuǎn)輪套筒A，達(dá)到成像位置；

步驟二，確定圖像采集方案；

確定投影角度數(shù)目、相鄰?fù)队敖嵌戎g隔以及在每個投影角度掃描方式；確定每個投影角度的掃描方式，具體內(nèi)容包括確定投影點(diǎn)個數(shù)及相應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)，并生成配置文件；

步驟三，投射激光到預(yù)定位置；

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)鏡模塊運(yùn)行，驅(qū)動振鏡按照預(yù)定的方式偏轉(zhuǎn)；激光管發(fā)出的激光經(jīng)過二維振鏡的折轉(zhuǎn)，將投射到預(yù)定位置的成像物體上；

步驟四，采集數(shù)據(jù)；

激光投射到成像物體后，進(jìn)入成像物體的體內(nèi)，并和成像物體內(nèi)的熒光探針作用，激發(fā)熒光探針發(fā)出熒光；成像物體發(fā)出的熒光經(jīng)過反射鏡A、反射鏡B、反射鏡C的連續(xù)反射，最終被光學(xué)采集模塊采集得到；光學(xué)采集模塊采集到圖像后，將通過PCI采集卡上傳到計算機(jī)；并轉(zhuǎn)到步驟三；

步驟五，重復(fù)進(jìn)行步驟三、步驟四，得到一系列成像物體熒光分子斷層成像數(shù)據(jù)和激發(fā)光成像的數(shù)據(jù)；

步驟六，結(jié)束；

關(guān)閉旋轉(zhuǎn)鏡模塊、激發(fā)光掃描模塊和光學(xué)采集模塊，并將推拉式載物臺模塊上滑軌歸位。