[发明专利]一种激发荧光实时成像系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学分子影像技术领域，尤其涉及一种激发荧光实时成像系统及方法。

背景技术

分子影像是21世纪最耀眼的科学与技术之一，它是指无损伤地在分子水平上探测生物体内分子，并给出体内分子分布信息的医学影像技术。并被实践证明是一种能够在体可视化分子、基因、细胞水平生物体生理病理变化的影像工具。作为其中一种重要的分子影像成像模态，光学分子影像凭借自身低成本、高通量、非侵入、非接触、非电离辐射、灵敏度高、特异性强等优势已经应用到了肿瘤的早期检测、药物的研发等领域。

光学分子影像技术相比于传统的影像技术，具有如下的优势：其一，光学分子影像技术可将基因表达、生物信号传递等复杂的过程变成直观的图像，使人们能更好地在分子水平上了解疾病的发生、发展机制及过程；其二，能够发现疾病早期的分子变异及病理改变过程；其三，可在活体上连续观察药物或基因治疗的机理和效果。通常，探测生物组织分子的方法分离体探测方法和在体探测方法两种，光学分子影像技术作为一种在体探测方法，其优势在于可以快速、远距离、无损伤地获得生物组织分子的图像。它可以揭示病变的早期分子生物学特征，从而为疾病的早期诊断和治疗提供可能，也为临床诊断引入了新的概念。

激发荧光成像技术是一种光学分子影像技术，激发荧光成像的原理可以描述为：通过生物体外的激发光源，照射生物体内的荧光基团，使其达到高能量状态，荧光基团吸收光能使得电子跃迁到了激发态，电子从激发态回到基态的过程中会释放出荧光，该荧光较激发光向红端移动，即发射的荧光的波长比激发荧光的波长要长，荧光在组织体内传播并有一部分达到体表，从体表发出的荧光被高灵敏度的探测器接收到，从而形成荧光图像。通常，荧光基团产生的荧光经过生物体内组织的吸收、散射后，到达表面的时候强度已经较弱，这时候，就需要在避光条件良好的暗箱环境中进行成像操作，即利用高灵敏度的CCD相机捕获到达表面的荧光光子，然后通过计算机处理捕获的信号并进行成像。

目前市场上成型的激发荧光成像系统大致上分成两类：一类是采用单台相机进行实时成像，这类产品在实时成像的时候，荧光实时成像和白光实时成像需要分阶段的进行，不能达到同时的荧光实时成像和白光实时成像，且实时成像的效果不理想。另一类是采用多台相机进行实时成像，这类产品成像的分辨率较高，且能够同进行荧光数据实时成像和白光数据实时成像，但是由于荧光相机和白光相机的芯片尺寸不同，而且荧光数据和白光数据分别通过两个通道传输给计算机，使得这类产品无法对荧光数据和白光数据融合后的图像进行实时成像。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明根据激发荧光实时成像技术的特点，并基于长期在激发荧光成像技术领域的研究经验，提供了一种激发荧光实时成像系统及方法，采用一台CCD相机、一台同步触发装置、一台激发光源、一台白光光源等装置来实现光学荧光、白光图像连续动态获取和融合显示的功能。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种激发荧光实时成像系统及方法，包括光学信号采集模块114，用于采集成像区域113中的荧光信号和白光信号；光源模块108，用于对成像区域113提光源照射；系统支撑模块101，用于对系统中使用到的设备及器件提供支撑作用；同步触发模块118，用于同步触发光学信号采集模块中的CCD相机117和滤光片转盘116；计算机模块120，用于对该系统进行必要的参数设置以及对光学信号采集模块114采集到的数据进行处理与显示。

上述方案中，所述光学信号采集模块114包括光学镜头115、滤光片转盘116、CCD相机117，其中，光学镜头115通过第二转接环308与滤光片转盘116相连，滤光片转盘116通过第一转接环307与CCD相机117相连。光学镜头115、第一转接环307、转盘通光口508、第二转接环308，CCD相机117按照中轴线对齐的原则固定在光学平台上。

镜头115用于调节荧光图形、白光图像的清晰度以及成像视野的范围。所述滤光片转盘116内部具有六个滤光片，分别为第一滤光片501、第二滤光片502、第三滤光片503、第四滤光片504、第五滤光片505、第六滤光片506，每一时刻只有一个滤光片位于转盘通光口508处。六个滤光片均为带通滤光片，其中第一滤光片501、第三滤光片503、第五滤光片505只允许特定范围波长的荧光通过，第二滤光片502、第四滤光片504、第六滤光片506只允许特定波长范围的白光通过。CCD相机117用于捕获经滤光片转盘116过滤后的光学信号。