[发明专利]立式旋转荧光分子成像系统

说明书

技术领域

本发明属于荧光分子成像技术，具体涉及一种立式旋转荧光分子成像系统。

背景技术

荧光分子成像技术是被广泛应用于在分子水平上对生物体生理、病理的变化进行在体、无创定性和定量研究的影像方法，其在疾病的早期诊断、药物机理研究与研发以及疗效评估等方面发挥着重要作用。荧光分子成像技术目前已从传统的二维荧光分子成像发展到三维荧光分子层析成像（Fluorescence molecular tomography）FMT。FMT是一项根据光的扩散性质，利用激发光和被测样本的出射光信息以重建特异性荧光集团三维分布信息的技术。它可实现动物的在体无创检测，具有低成本，高通量，无电离辐射，可长期定量检测等诸多优点。

早期的荧光分子层析成像系统采用动物浸入匹配液成像腔后光纤接触测量的方法。2007年哈佛大学医学院Deliolanis等人首次提出360°非接触式荧光分子层析成像装置。动物放置在光源和CCD相机构成的成像平台之间。为实现360°的成像，动物的身体周围不能有遮挡，且需要动物与成像平台之间的相对360°旋转，这种装置的成像平台为水平方向，而被测试的动物吊挂在竖直方向，通过旋转动物实现360°的数据采集，实验过程中容易破坏动物的原始形态，加剧了动物的不舒适性，尤其是长时间实验。

之后骆清铭等提出的一种旋转式扩散荧光层析成像系统采用固定实验动物旋转成像平台的方法。此装置的成像平台为竖直方向，而动物床为水平方向，通过旋转成像平台来实现360°的数据采集，为避免旋转成像平台时的电线缠绕而致使成像平台无法旋转，该装置使用滑环进行电气连接。但该装置利用滑环，碳刷与集电环表面接触，只能进行电气连接，不能进行光纤的连接，所以光源采用了半导体激光器，限制了实际工作中荧光激发波长的选择。此外该装置并未涉及对荧光层析成像中的关键部分动物床的特殊考虑。

荧光层析成像重建是一个非适定的逆问题。增加光源的扫描信息可改善重建图像的品质。此外，生物体是一个复杂的网络，任何一个生物过程都是多个生化反应相互作用相互影响的动态变化。同时，单一探针的识别或者单一症状的诊断可能不足以确定疾病的种类及原因，只有多通道探针成像才能解决这一问题。因此具有同时成像多种探针的能力的荧光分子成像系统对于整体上研究生物过程的相互作用和疾病的确切诊治至关重要。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于平台立式旋转的非接触、多波长小动物荧光分子成像系统，可同时实现反射式二维荧光成像和透射式三维荧光层析成像。该系统采用成像平台立式旋转，扫描时不改变动物形态，成像速度快，采集数据量大，可进行多波长探针成像。动物床及平移台设计不仅更适合荧光成像，也适合于在不改变动物形态的情况下进行多模态成像。

本发明的目的在于提供一种立式旋转荧光分子成像系统。

本发明的立式旋转荧光分子成像系统包括：底座、旋转台、成像装置、接收端滤波片组、走线模块、光源模块、平移台、透明的动物床和计算机；其中，旋转台通过支撑架安装在底座的一端上；在旋转台上从上至下依次安装成像装置、接收端滤波片组和光源模块；动物床安装在平移台上；平移台安装在底座的另一端上；旋转台的中间具有通孔，与动物床在一个水平线上，允许动物床在通孔中无障碍通过；成像装置通过经由走线模块的数据线连接至计算机；成像装置通过经由走线模块的电线连接至电源；走线模块通过支柱固定在旋转台上，并与旋转台的通孔同轴。

光源模块进一步包括激发装置、传输部分和出光装置；出光装置安装在旋转台上并且与成像装置相对位于通孔的另一侧，通过经由走线模块的传输部分连接至放置在底座上的激发装置。

激发装置进一步包括光源、波长选择部分、电动快门和光纤耦合部分；光源发射出激发光，经过波长选择部分获得合适波长的激发光，激发光经过电动快门进入光纤耦合部分，从而将激发光导入至传输部分。电动快门可在荧光采集间歇时阻挡光源对荧光物质的照射，以尽量减小荧光物质的淬灭。

传输部分采用光纤。

出光装置进一步包括反射式光源、透射式光源和转换器；传输部分连接至转换器，转换器与反射式光源和透射式光源相连接，通过转换器的切换，可以选择照射到动物身体上的光源为反射式或者为透射式。反射式光源由两根成一定夹角的光纤组成，以便实现小动物表面180°范围的激发光照射。透射式光源、接收端滤光片组选定的滤波片和成像装置的中心共轴。

光源模块的分块设计增大了荧光分子成像系统激发光选择的灵活性，可方便地实现不同波长的激发光照射，从而实现多波长荧光探针的成像。