[发明专利]一种连续动态采集式小动物诱发荧光分子成像系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种成像系统，特别是关于一种连续动态采集式小动物诱发荧光分子成像系统。

背景技术

医学影像技术经历了结构成像、功能成像后，上世纪90年代开始，随着生物、和基因技术的发展以及成像技术的提高，又出现了新的分子影像技术。在活体生物体内注入示踪剂或标记物以标记特定分子或细胞，通过分子影像技术可以得到与生物体生理或病理过程相关细胞、基因和分子水平上的信息，从而为基因功能定位、细胞生长发育和突变过程的作用机制、新药研发等提供有效的信息获取和分析处理手段。现有的小动物在体分子影像技术主要包括核素成像和光学成像两种，其中光学成像由于具有无损、设备成本较低、探针种类多和标记技术较成熟等优势被认为是很有潜力的分子成像模式。然而，受可见光或近红外光在组织的穿透深度影响，光学成像广泛应用于小动物在体成像，已成为从离体实验过渡到临床应用的一个重要的纽带。

光学分子成像中包括平面成像和断层成像。相对于平面成像只能反映某个投影方向的信息，断层成像通过光在生物组织中的传播模型则可以重建出荧光团浓度的三维分布信息。按照荧光光源类型分类，光学分子断层成像又可以分为自发荧光断层成像(Bioluminescence Tomography，BLT)和诱发荧光分子断层成像(Fluorescence Molecular Tomography，FMT)。在FMT中，荧光团分子吸收外界入射的特定波段的激发光，产生能级跃迁，但经过一定的时间会返回基态，并发出波长长于激发光的荧光。由于诱发荧光团发出的荧光光强与其吸收的激发光强度相关，所以从小动物表面检测到的荧光信号要比BLT的信号强，而且不同的激发情形也提供了丰富的信息量，有利重建。

过去十年中，小动物诱发荧光分子断层成像系统经历了几代的发展。最初是将小动物(通常是小白鼠)放入圆柱形的成像腔，从腔表面用光纤引出不同位置的测量信号，这种早期的系统的缺点和限制较多，如成像腔中需要填充匹配液，表面的探测数据量太少和重建图像的空间分辨率低等。随后出现的平板检测系统使用CCD来检测荧光，与光纤采集模式相比，提高了采样率，空间分辨率可达到亚毫米级，但是因其投影方向受限，所以在垂直探测面方向分辨率很低且仍须使用匹配液。2007年出现了非接触式、环绕小动物全周(360度)检测的FMT系统，其避免了成像腔、光纤和匹配液的使用，大大地增加了实验的便利性，该系统将激发光源和CCD器件放于动物的对侧，每次将小动物绕其身体长轴旋转一个小角度，然后停下来采集一幅小动物体表某一视场的荧光图像，根据所采集的一周内不同投影方向的图像重建荧光团分布，为了减少惯性带来的器官移位和歪斜，小动物旋转速度须小于5度/秒，在小动物缓慢旋转的过程中CCD处于空闲状态。因此，如果要实现围绕小动物一周的全景采集，需要花费很长时间。此外，由于小动物成像时需处于麻醉状态，长时间反复麻醉将会减少小动物的寿命，不利于连续观察。

近年来，多模态集成成像方式和系统由于能从多个角度对被测活体进行观察和分析，成为医学成像发展的一个趋势，它结合不同成像方式，形成信息丰富、分辨率高的多模态图像信息源，并通过配准、分割和融合，实现高精度的空间定位，提供更为全面的信息，为研究人员提供帮助。如医疗器械巨头企业Siemens、GE、Philips都推出了PET-CT，将PET的功能成像与螺旋CT的解剖结构成像融于一体，形成优势互补，为肿瘤诊断作出了很大贡献。

对于小动物在体光学成像系统而言，目前也出现了双模成像系统，如光学成像与X-ray成像结合，但这类系统大都只实现平面成像，还未能实现两种模式下的三维断层成像，同时，这类系统的采集模式在时间上大都是串行的，无法同时采集到两种模式下的图像信息。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种连续动态采集式小动物诱发荧光分子成像系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种连续动态采集式小动物诱发荧光分子成像系统，其特征在于：它包括计算机、小动物旋转平台装置和荧光成像激发与检测装置；所述小动物旋转平台装置包括小动物悬挂支架和连接支架的旋转电机；所述荧光成像激发与检测装置包括荧光成像激发模块和荧光成像检测模块，所述荧光成像激发模块包括激发光源和聚焦与扫描控制单元，所述荧光成像检测模块包括带通滤光片和CCD器件；所述CCD器件通过一接口控制器连接所述计算机，所述旋转电机通过RS232接口连接到所述计算机；所述计算机输入信号为来自所述CCD器件的输出信号，所述计算机输出信号是控制所述旋转电机的转动控制及切换信号、及控制所述CCD器件的信号。