[发明专利]光学微层析成像的焦平面跟踪

说明书

关于联邦资助研究的声明

本发明是在美国卫生研究所/美国癌症研究所(NIH/NCI)授予的SBIR 阶段I许可号HHSN2612004330106下由政府支持而做出的。美国政府拥有 本发明一定的权利。

相关申请

本申请要求Meyer等人于2005年8月15日提交的标题为“OPTICAL TOMOGRAPHY OF SMALL OBJECTS USING PARALLEL RAY ILLUMINATION AND POST-SPECIMEN OPTICAL MAGNIFICATION”的共 同未决的申请号为11/203,878的美国申请的优先权，且是该美国申请的部分 延续。而该美国申请是Johnson和Nelson于2005年9月13日被授予的标题 为“OPTICAL TOMOGRAPHY OF SMALL OBJECTS USING PARALLEL RAY ILLUMINATION AND POST-SPECIMEN OPTICAL MAGNIFICATION”的专利号为6,944,322的美国专利的部分继续申请，而 该美国专利是Alan C.Nelson于2003年2月18日被授予的专利号为 6,522,775的美国专利的部分继续申请，而后者与Alan C.Nelson于2001年3 月28日提交的标题同样为“APPARATUS AND METHOD FOR IMAGING SMALL OBJECTS IN A FLOW STREAM USING OPTICAL TOMOGRAGHY”的序列号为60/279244的临时申请相关。Meyer等人的申 请号为11/203,878的美国申请作为参考结合于此。申请号为6,944,322的美 国专利和申请号为6,522,775的美国专利作为参考结合于此。

技术领域

本发明通常涉及光学层析(OT)成像系统，且更具体地，涉及微观光 学层析成像，其中诸如生物细胞的小型对象被电磁频谱的可见光或紫外光部 分中的光束照射、旋转并跟踪，以及产生投影图像。

背景技术

作为参考结合于此的Fauver等人的于2004年4月22日公开的专利申 请US-2004-0076319-A1公开了一种用于在单个检测器曝光期间穿过试料 (specimen)的厚度沿着垂直于焦平面的轴线连续扫描光学成像系统的焦平 面的方法和设备。

这样的一个方法可以通过移动物镜来实现，由此穿过试料区域的厚度扫 描焦平面，使得在单个检测器曝光间隔期间连续扫描整个试料厚度。因此生 成分辨率可以取决于移动焦平面的焦点深度和侧面空间分辨率(即，焦平面 内的分辨率)的伪投影图像。同时使用一对或多对光源和检测器阵列，从在 达到180度的弧线上的几个视角(perspective)重复该过程。试料可以被旋 转和/或平移以获得另外的视点。以这种方式，可以产生一组伪投影，所述伪 投影可以输入到例如为滤波背投影的层析成像重建算法以生成三维图像。

已知技术对放置在旋转毛细管中心的试料起到很好的效果，这是因为在 旋转期间试料不会从初始焦平面移开。但是，许多试料被放置为偏离中心， 且会被从初始焦平面移开。这种偏移位置能够导致定焦偏差并对试料的在后 成像获取重建带来不利影响。

发明内容

本发明提供一种用于在光学层析成像系统中跟踪对象的方法，其中该对 象被包含在具有旋转中心的管中，该对象具有质心(centroid)，且该对象偏 离旋转中心。在对象旋转时，通过穿过扩展的景深(depth of field)扫描该 对象来获得图像数据。根据图像数据来计算对象质心距离旋转中心的距离 值。根据获得的图像数据来计算旋转角值。通过将被扫描的扩展的景深限制 到小于或等于对象广度(extent)来确定对象广度，由此提高得到的伪投影 图像中的图像分辨率。

本发明通常涉及使用激光器或其它照射系统结合CCD或CMOS检测器 产生的平行光束投影的三维光学层析成像，且更具体地，涉及流体中的或夹 带在刚性介质中包括生物细胞的微观对象的三维层析成像。

附图说明

结合在说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的一些方面， 且与说明书一起用于解释本发明的原理。而且，在附图中，相同的参考数字 表示若干视图中的对应部分。在附图中：

图1示意性显示了根据本发明的实施方式的平行光束流光学层析成像系 统的示例性图示；