[發明專利]一種廣視角光學分子斷層成像導航系統及方法

有效

• 申請號: 201610201371.5
• 申請日: 2016-03-31
• 公開（公告）號: CN105662354B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 田捷;葉津佐;遲崇巍;楊鑫
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 鐘文芳

本發明公開了一種廣視角光學分子斷層成像導航系統，其特征在于，包括：系統支撐模塊(101)，用于對系統中使用到的設備提供支撐作用；同步觸發模塊(201)，用于同步觸發光學信號采集模塊中CCD相機采集光學圖像和濾光片轉盤的轉動；光學信號探測模塊(401)，用于探測成像區域中的光學信號；數據處理模塊(501)，用于對該系統進行參數設置和對所述光學圖像數據進行處理與顯示。該系統及方法有效解決了廣視角光學分子斷層成像導航技術為生物醫學應用實驗提供導航的方法。該系統結構合理、實用，可廣泛用于光學分子影像實驗的研究與藥物的研發，具有廣闊的發展前景。

技術領域

本發明涉及光學分子影像技術領域，尤其涉及一種廣視角光學分子斷層成像導航系統和方法。

背景技術

分子影像是21世紀最耀眼的科學與技術之一，它是指無損傷地在分子水平上探測生物體內分子，并給出體內分子分布信息的醫學影像技術。并被實踐證明是一種能夠在體可視化分子、基因、細胞水平生物體生理病理變化的影像工具。作為其中一種重要的分子影像成像模態，光學分子影像憑借自身低成本、高通量、非侵入、非接觸、非電離輻射、靈敏度高、特異性強等優勢已經應用到了腫瘤的早期檢測、藥物的研發等領域。

光學分子影像技術相比于傳統的影像技術，具有如下的優勢：其一，光學分子影像技術可將基因表達、生物信號傳遞等復雜的過程變成直觀的圖像，使人們能更好地在分子水平上了解疾病的發生、發展機制及過程；其二，能夠發現疾病早期的分子變異及病理改變過程；其三，可在活體上連續觀察藥物或基因治療的機理和效果。通常，探測生物組織分子的方法分離體探測方法和在體探測方法兩種，光學分子影像技術作為一種在體探測方法，其優勢在于可以快速、遠距離、無損傷地獲得生物組織分子的圖像。它可以揭示病變的早期分子生物學特征，從而為疾病的早期診斷和治療提供可能，也為臨床診斷引入了新的概念。

光學分子斷層成像技術是一種光學分子影像技術，該技術利用光在生物組織中的傳播原理建立數學模型，并反向求解，得到光在生物組織中的三維斷層分布信息，為研究生物組織的生理病理現象提供了很好的技術支持。激發熒光斷層成像技術是一種光學分子斷層成像技術，它的原理可以描述為：首先向生物體內注射熒光分子探針，熒光分子探針在生物體內代謝會匯聚到病變組織處，然后通過生物體外的激發光源，照射生物體內的熒光探針基團，使其達到高能量狀態，熒光基團吸收光能使得電子躍遷到了激發態，電子從激發態回到基態的過程中會釋放出熒光，該熒光較激發光向紅端移動，即發射的熒光的波長比激發熒光的波長要長，熒光在組織體內傳播并有一部分達到體表，從體表發出的熒光被高靈敏度的探測器接收到，從而形成熒光圖像。通常，熒光基團產生的熒光經過生物體內組織的吸收、散射后，到達表面的時候強度已經較弱，這時候，就需要利用高靈敏度的CCD相機捕獲到達表面的熒光光子，然后通過計算機處理捕獲的信號并進行成像。廣視角光學分子斷層成像導航技術一方面通過多光譜光學信號采集裝置中的熒光CCD相機捕獲從生物體表發出的熒光信息，獲得熒光圖像，再利用多光譜光學信號采集裝置中的白光CCD相機捕獲從生物組織表面發出的可見光信息，獲得白光圖像，并利用光在生物組織中的光學參數和傳播原理，重建出成像目標生物體的三維解剖結構信息，并重建出生物組織中發光的熒光探針的具體位置和體積大小，這樣，就重建除了生物組織中病變組織的大小和具體位置，為分析生物組織的生理病理現象提供了依據。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明根據光學分子影像技術的特點，并基于長期在光學分子影像技術領域的研究經驗，提供了一種廣視角光學分子斷層成像導航系統及方法，采用系統支撐模塊、同步觸發模塊、光學信號探測模塊和數據處理模塊等功能模塊來實現廣視角光學分子斷層成像及導航的功能。

(二)技術方案

根據本發明的一個方面，本發明提供了一種廣視角光學分子斷層成像導航系統，該系統包括：

系統支撐模塊101，用于對系統中使用到的設備提供支撐作用；