[发明专利]联合成像的光学投影断层成像装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，更进一步涉及医学影像的光学分子影像技术领域中一种联合成像的光学投影断层成像装置及方法。本发明基于透射式与发射式联合成像，不但可以得到待成像物的三维解剖结构成像和分子特异性成像，而且同时进行联合成像，在对待成像物进行光学投影断层成像过程中实现多模态信息融合。

背景技术

目前，已有的光学投影断层成像装置多采用一个探测器进行成像，可以直接对待成像物进行透射式成像，实现其三维结构成像，也可以用荧光染料或荧光蛋白对待成像物进行标记，利用激发光源激发荧光物质所产生的荧光信号进行发射式成像，实现其分子特异性成像。当要实现待成像物的多模态信息融合时，必须分别进行两次实验完成透射式成像和发射式成像，得到待成像物的三维结构成像和分子特异性成像，然后再利用计算机对两次实验室结果进行图像配准实现待成像物的多模态信息融合。

中国科学院自动化研究所申请的专利“荧光分子成像装置”(申请公布号CN102106721A，申请号201110065502.9)公开了一种荧光分子成像装置。此装置可以获得待成像物的荧光分子成像，用荧光报告基因对待成像物进行标记，依据物质的荧光特征，激发光源在照射被标记的待成像物时荧光报告基因会产生荧光信号，然后探测器吸收激发出来的荧光信号进行成像。该专利申请存在的不足是，只是单一的得到分子特异性性成像，而没有得到待成像物的三维结构成像，失去了待成像物被标记部分的空间信息，无法表达完整的生物特征信息。

Medical Research Council，London所申请的专利“Optical Projection Tomography”(Pub.No：US2006/0093200A1，PCT No.PCT/GB03/03746)公开了一种光学投影断层成像装置，利用此装置对待成像物进行光学断层扫描，即可以得到待成像的三维结构成像，又可以得到被标记待成像物的分子特异性成像。该专利申请的不足是，在进行待成像物光学投影断层成像的多模态信息融合时，由于要分两次实验分别进行三维结构成像和分子特异性成像，这样待成像物容易发生位移，引起后续图像配准偏差，并且两次扫描时间较长，会使荧光染料或荧光蛋白经过长时间的照射发生失活效应，影响成像效果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种联合成像的光学投影断层成像装置及方法，用来实现待成像物在光学投影断层扫描过程中的多模态信息融合，使得待成像物的多模态信息融合更加准确，操作更加简单，扫描时间更短。

本发明的具体思路是：在现有的光学投影断层扫描技术上，利用两个探测器同时对待成像物进行透射式成像和发射式成像，同时得到待成像物的三维结构成像和分子特异性成像，然后利用计算机对两种成像结果进行图像配准实现待成像物的多模态信息融合，从而更加全面更加准确的描述待成像物的生物特征。

为了实现上述目的，本发明的装置包括：两个与透镜耦合的CCD相机，两个窄带滤波片，电控旋转台，光源，容器，毛细玻璃管，远心透镜；利用机械装置，将一个CDD相机和窄带滤波片固定在与光源平行的的方向上，保证光源，待成像物，CCD相机和滤波片在同一条直线上，将另外一个CCD相机和滤波片放在与光源垂直的方向上，也要保证CCD相机，滤波片和待成像物在同一直线上；计算机控制两个CCD相机，电控旋转台和光源运行；其中：

两个CCD相机，与光源平行的CCD相机用来接收透射光进行透射式成像，与光源垂直的CCD相机用来接收荧光信号进行发射式成像。

两个窄带滤波片，与光源平行的窄带滤波片用于滤掉除光源光线以外其他光线，与光源垂直的窄带滤波片用于滤掉除荧光信号以外其他光线。

电控旋转台，用来带动待成像物进行旋转，多角度采集待成像物的投影数据。

光源，用来产生透射式成像所需的透射光线，同时产生发射式成像所需的激发光线。

容器，用来盛光学匹配液，光学匹配液可以消除光线在待成像物表面的折射的影响。

毛细玻璃管，用来固定待成像物，以免待成像物在旋转过程中发生位移。

远心透镜，用来扩散光源发出的光线，使光线平行传播。

计算机，用来控制两个CCD相机，光源和电控旋转台运行，接收和处理CCD相机传输的透射式和发射式两种投影数据，对投影数据进行三维重建，对重建后的图像进行配准融合，实现待成像物的多模态信息融合。

为实现上述目的，本发明基于联合成像的光学投影断层成像的方法，包括如下步骤：

(1)数据采集