[发明专利]用于X射线光动力治疗的影像重建方法

说明书

本发明涉及一种用于X射线光动力治疗的影像重建方法，包括：①设置数字放射成像系统的曝光参数，并校准成像光路，使X光源、待成像物体、光栅和CMOS平板探测器在同一直线上。②先对二维吸收光栅成像，获取仅包含光强度梯度信息的图像；③获得闪烁纳米粒子‑光敏剂复合体，而后将其注入待测组织体；将待测组织体放入成像腔，从多个投影角度对其进行照射获取包含光强度梯度及组织体相位信息的图像。④根据探测器接收到的光栅/组织体图像中各像素位置相对于原先的光栅投影图像发生了位置平移的原理求解组织体相位信息。⑤得到组织体三维结构信息。⑥XLCT正向模型构建。⑦获得闪烁纳米粒子‑光敏剂复合体的空间密度分布。

技术领域

本发明属于生物医学工程及医学影像学领域，涉及一种影像重建方法。

背景技术

光动力疗法(photodynamic therapy,PDT)是一种联合利用光、光敏剂和氧分子，通过光动力学反应产生的细胞毒素(单态氧)杀死靶细胞的一种治疗手段。PDT具有对靶细胞选择性杀伤的优点，在肿瘤治疗中对复发性、耐药性癌具有良好的杀伤效应，被认为是除手术、放疗、化疗之外的第四种临床治疗癌症的方法。PDT于20世纪70年代开始应用于人类肿瘤的治疗，我国在1980年开始光动力学治疗肿瘤的临床研究，已经成为当今开展PDT肿瘤类型和病例数最多的国家。

然而，传统PDT的治疗深度依赖于激发光的波长，一般不适用于深部肿瘤治疗。PDT治疗的前提是激发光必须被传输到光敏剂，且其波长位于光敏剂吸收峰附近，才能被光敏剂吸收来激活光动力过程。由于受到光敏剂有效激发波长的局限，传统的光动力疗法的治疗范围集中在浅表或人体腔道周围组织的肿瘤。例如，目前临床上普遍使用的光敏剂为血卟啉，其荧光光谱吸收峰为630nm,所以常用激光光源的波长位于630nm附近。针对这一问题,部分学者通过光纤穿刺照射治疗拓展PDT对深部肿瘤治疗。例如，上世纪90年代曾超英等通过B超引导经皮肝穿刺，将传输激光的光纤导入肝脏肿瘤内部照射，实现肝癌细胞的选择性杀伤，疗效较满意。但是，这种通过光纤穿刺照射实现PDT治疗在技术上极为不便，组织间穿刺照射也有可能遗漏病灶。此外，穿刺出血还可能引起癌细胞的血行转移。

由此设想,如果能解决当前PDT采用激光的穿透能力问题，并且能保证光敏剂激发，则可以得到一种用于深层肿瘤PDT治疗的方法。近几年出现了一种新的光动力治疗方法-X射线激发光动力治疗(X-ray excited PDT,XE-PDT)技术，为深部肿瘤的PDT治疗带来了新的曙光。XE-PDT一般通过间接激发光敏剂的方式，即采用某种闪烁纳米粒子在X射线作用下发出的紫外或可见光替代激光，再通过能量传递间接激发光敏剂产生光动力反应。近几年国内外学者通过离体细胞实验验证了XE-PDT的可行性，但到目前为止，XE-PDT距离临床应用还存在较大的距离，其主要原因在于XE-PDT过程中对深部肿瘤状态的时/空信息缺乏有效的监测，像XCT、磁共振等成像导引仅适合术前进行，即缺乏有效在体实时导引技术。

发明内容

本发明的主旨是提出一种用于X射线光动力治疗的影像重建方法。技术方案如下：

一种用于X射线光动力治疗的影像重建方法，包括下列步骤：

1)设置数字放射成像系统的曝光参数；

2)先对二维吸收光栅成像，获取仅包含光强度梯度信息的图像；

3)获得闪烁纳米粒子-光敏剂复合体，而后将其注入待测组织体；将待测组织体放入成像腔，从多个投影角度对其进行照射获取包含光强度梯度及组织体相位信息的图像；

4)根据探测器接收到的光栅/组织体图像中各像素位置相对于原先的光栅投影图像发生了位置平移的原理求解组织体相位信息，计算得到X射线经过成像物体后各位置的相位信息：其中，