[实用新型]多光谱荧光三维断层成像装置

说明书

技术领域

本实用新型属于分子影像技术领域，涉及荧光分子断层成像（Fluorescence Molecular Tomography, FMT），尤其涉及基于多光谱荧光图像且不使用多光谱分离过程（unmixing process）来进行三维断层成像（3D tomography）装置。

背景技术

 非入侵式的分子或细胞级的成像技术研究正对普通组织和疾病组织的生物学理解产生革命性影响，并在基因治疗、免疫学、药品研发以及癌症研究和治疗等领域起着非常重要的作用。其中，活体荧光成像技术是采用特定波长的激发光激发荧光分子产生荧光、并通过图像重建提供目标的位置信息（例如深度信息）和对目标物进行成像，该成像技术正逐渐成熟并称为生物医学研究的关键技术。

 活体荧光成像技术领域首先发展了二维成像技术，在二维成像过程中，需要考虑生物体内不同光谱的多个荧光之间的串扰以及生物的体表（或者体内食物等）的自发荧光效应的影响。因此，在获得体内目标组织的二维荧光成像时，必须采用光谱分离处理（或者称为去混合处理）来去除该串扰和自发荧光效应的影响，从而获得每个荧光团（由对应注入体内的荧光试剂形成）的2D分离荧光图像。

图1所示为使用光谱分离处理技术获得目标荧光的二维荧光成像过程。首先，如图1（a）所示，输入使用不同滤光片获得的图像，其中，五个图像是在不同波长的光源条件下获得。进一步，如图1（b）所示，基于光谱图，对某一像素点（图1中的示例像素点），确定噪音荧光、皮毛荧光和目标荧光团分别对该像素点的强度贡献比例。进一步，如图1（c）所示，重复以上过程，对所有像素点进行重复处理。最后，如图1（d）所示，按照贡献比例得到分离的2D荧光图像（或称为2D分离荧光图像），在该实例中，得到了噪音荧光的2D荧光图像、毛皮的2D荧光图像和目标荧光团的2D荧光图像。

以上的2D荧光成像也适用于多光谱的2D荧光成像（multispectral two-dimension fluorescence imaging）。

随着研究水平的提高，二维荧光成像已经不能满足科研、医疗的需要，因为所有的生命现象基本不是发生在二维水平。要获取完整丰富的生物学数据，必须在三维水平进行成像、观测及分析，因此，荧光分子断层成像被研究用来进行3D断层成像。

在进行生物荧光的3D断层成像时，如果生物体内的荧光团为一个（单光谱）时，其可以直接基于单光谱荧光的3D光学断层成像计算分析得到3D荧光图像，但是，在荧光成像应用中，针对不同器官，通常注射不同的荧光剂，从而在生物体内形成多个不同光谱的荧光团。因此，进一步提出了多光谱荧光3D断层成像技术。

美国专利申请号为US2008/0103390、名称为“Apparatus and methods for fluorescence guided surgery”的专利中公开了基于光谱分离处理的2D荧光图像实现多光谱荧光3D断层成像方法，其采用目标荧光团的分离处理后的2D荧光图像、再分别进行单光谱荧光的3D光学断层成像计算分析来进行3D荧光图像重建。但是，基于这种方法获得的3D荧光图像需要多次进行3D荧光图像重建计算，并且准确度和真实性较差，大大限制了多光谱荧光3D断层成像方法的应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是，提高多光谱荧光3D断层成像的准确度和/或真实性。

为实现以上目的或者其他目的，本实用新型提供以下技术方案：

按照本公开的一方面，提供一种多光谱荧光三维断层成像方法，在该方法中，从目标活体获取多光谱荧光图像，并且基于所述目标活体中同时使用的多种荧光试剂的原始荧光光谱，对所述多光谱荧光图像的数据进行多光谱荧光的三维光学断层成像计算分析处理，以重建三维荧光图像。

按照一实施例的多光谱荧光三维断层成像方法，所述原始荧光光谱可以从相应所述荧光试剂的销售商获取，或者可以对荧光试剂置于荧光成像系统中实验测量得出。

所述多光谱荧光图像包括多种荧光试剂和自发荧光体所发出的荧光信号。

所述多种荧光试剂之间可以具有部分原始光谱交叠的特性。

按照又一实施例的多光谱荧光三维断层成像方法，还包括归一化处理步骤：将多光谱荧光图像中的每个像素的像素值转换为同一物理单位来表示。

在之前所述任意实施例的多光谱荧光三维断层成像方法中，在所述归一化处理步骤之前，对获取所述多光谱荧光图像时所使用的滤光片进行激发光强度的测量。

按照还一实施例的多光谱荧光三维断层成像方法，还包括补偿步骤：对不同滤光片所产生的镜片扭曲进行补偿。