[发明专利]一种结构-光学-核素多模态成像系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学分子成像技术领域，特别是一种结构-光学-核素多模态成像系统与方法。

背景技术

近年来，随着光学分子影像学技术的飞速发展，一些应用于医学的成像技术，如CT、超声、磁共振、放射性核素成像、正电子发射断层扫描（PET），以及PET/CT等融合成像技术在生命科学及预临床研究中发挥着重要的作用。CT成像分辨率高，没有成像深度限制，能够提供解剖结构信息，但是不能对软组织进行很好的成像。荧光断层成像（FMT）利用光学分子探针，对探针的靶向组织进行生理和病理检测，自发荧光断层成像（BLT）利用生物体自身所发出的荧光进行成像，切伦科夫断层成像（CLT）利用放射性核素在衰变的过程中产生的带电荷的粒子在其介质中的运动速度大于光在该介质中的运动速度时，所产生的切伦科夫光进行成像，但是这些光学成像的方法，成像深度浅，分辨率较低。PET成像具有很好的特异性，并且能够提供功能代谢信息，但是其灵敏度和分辨率较低。如何能够将多种模态成像设备融合成像，基于各个模态检测的信息进行融合成像，从而克服单一模态所提供的生理、病理和结构等信息的不足一直是光学分子影像学研究的热点。

国内外有很多研究机构将很多成熟的单模态系统，如CT、PET、FMT以及磁共振（MRI）等进行融合成像，从而获取被测生物体的多种信息。Angelique A等应用FMT/CT融合系统对小鼠颈部和肺部肿瘤进行检测，结果显示，融合了CT信息的FMT结果更为准确。Li C等构建一种FMT/PET系统，提供了一种FMT和PET双模成像的系统和方法。另外，Nahrendorf M等人利用商业PET/CT和FMT进行小鼠在体成像，移动放置小鼠的动物仓，依此进行各个模态成像。在这种系统和成像方式中，由于小鼠需要移动，势必会造成一些小鼠的姿势和位置变化，对最终成像会造成影响。目前来看，两种模态的系统可以做到同机成像，然而多数三种模态或以上的光学分子成像系统是将小动物在各个模态系统中分别进行成像，然后再将图像进行融合。上述多模态融合成像的方式，使得小动物等待成像物体的体位在移动过程中产生改变。因此，所获取的图像需要经过算法进行校正，这样既增加了重建图像的时间，而且重建图像的质量也难以得到保证。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种结构-光学-核素多模态成像系统和方法，本发明以通常用于小动物等待成像物体单一模态成像中的CT系统、荧光成像系统和PET成像系统为基本设备，以一种同机融合PET成像的多模态成像方法为核心，同机采集待成像物体的结构、光学-核素图像，并将采集到的二维图像经过图形处理卡进行三维重建，从而获得待成像物体的生理和病理三维融合图像。

根据本发明的一方面，提出一种结构-光学-核素多模态成像系统，该系统包括：支撑底座、旋转平台、CT系统、荧光成像系统、PET系统、圆盘、直线导轨、待成像物体平台、支架和计算机，其中：

所述支撑底座固定于地面；

所述旋转平台垂直于地面安装在所述支撑底座的一端，其旋转中心与待成像物体的中心处于同一水平线，所述旋转平台的表面上均匀分布地安装有所述CT系统和荧光成像系统，用于按照CT系统和荧光成像系统的成像要求进行旋转；

所述CT系统通过CT专用数据线与所述计算机连接，用于在旋转平台旋转过程中连续不断的采集待成像物体的断层解剖结构图像，并将采集到的断层解剖结构图像传输到所述计算机中进行处理和保存；

所述荧光成像系统通过USB或者串行接口数据线与所述计算机连接，用于在旋转平台旋转到固定角度停止后，连续不断的检测待成像物体体内的荧光信号，得到二维荧光图像，并将采集得到的荧光图像传输到所述计算机中进行处理和保存；

所述圆盘垂直于地面安装在所述旋转平台的前方，其旋转中心与待成像物体的中心处于同一水平线，所述圆盘的表面上安装有所述PET系统；

所述PET系统通过PET探测器专用数据线与所述计算机连接，用于在所述圆盘固定且PET探测器形成封闭区域时，连续不断的采集待成像物体的PET图像，并将得到的PET图像传输至所述计算机中进行处理和保存；

所述直线导轨安装在所述支撑底座的上表面上，所述直线导轨上设有通信控制接口，用于连接所述计算机，以根据所述计算机的控制指令进行移动；

所述支架安装于所述直线导轨上；

所述待成像物体平台固定于所述支架上，用于放置待成像物体；

所述计算机用于接收所述CT系统、荧光成像系统和PET系统发送的图像并对其进行保存和处理，最终得到待成像物体的三维图像。