[发明专利]具有基于局部照射的组合的细化循环的发光成像

说明书

提出了一种用于对包含发光物质的对象成像的技术方案。相应的方法(500)基于细化循环。在细化循环的每次迭代中，确定不同的空间图案(516‑518,524；536‑540,546)，将与空间图案相对应的局部照射应用于对象(520,526；542,548)，响应于局部照射(522,528；544,550)获取分量图像，并将分量图像组合(530；552)为组合图像。还提出了相应的系统(100)。此外，提出了一种计算机程序(400)和相应的计算机程序产品。还提出了一种基于相同方案的诊断方法、手术方法和治疗方法。

技术领域

本公开涉及成像应用。更具体地，本公开涉及发光成像。

背景技术

本公开的背景在下文中通过对与其背景相关的技术的讨论来介绍。然而，即使该讨论涉及文档、行为、人工制品等，也不暗示或表示所讨论的技术是与本公开相关的领域中的现有技术的一部分或者是公知常识。

成像通常涉及允许以基本上非侵入性的方式获取对象(通常是非直接可见的对象)的图像的多种技术。例如，用于医疗应用的设备中通常利用成像技术，以检查患者的(内部)身体部位或其样本，用于诊断、治疗和/或手术目的。

越来越多地被考虑的一种特定成像技术是发光成像，并且尤其是荧光成像。发光成像基于发光现象，由(发光)物质在受到不同于加热的任何激发时发射光而组成；特别是，在某些被称为荧光团的物质中会发生荧光现象，它们当被照射时会发光。更详细地，当荧光团吸收荧光团激发光谱内的波长的激发光时，其进入激发(电子)态。激发态是不稳定的，因此荧光团很快就会由此衰变成基(电子)态。当荧光团衰变时，它们会发出特征波长(比激发光的波长更长，因为在激发态能量作为热量耗散)的(荧光)光。荧光的强度取决于被照射的荧光团的量。

医学应用中的荧光成像通常基于荧光剂的施用。特别是，荧光分子成像(FMI)应用基于靶向荧光剂的使用。每个靶向荧光剂都适用于到达所需目标的特定分子，然后保持固定在其上(例如，由于与肿瘤组织的特定相互作用)。由固定(靶向)荧光剂发射的荧光允许检测相应的目标(所讨论的示例中的肿瘤组织)。特别地，可以利用结构化照射。在这种情况下，激发光以周期性模式进行空间调制。由于组织充当空间低通滤波器，因此通过这种方式能够将浅表特征与深特征分开。

荧光成像可用于医学应用中的多种目的。例如，身体部位图像中(固定)荧光剂的表示允许识别相应的病灶(否则将难以识别)；此外，荧光剂发出的荧光的强度允许量化病灶。可以将该信息用在用于发现或监测病灶的诊断应用中，用在用于描绘待治疗病灶的治疗应用中，以及用在用于识别待切除病灶的边缘的外科应用中。

荧光成像非常实用，因为荧光剂成本低，由于其高稳定性而可以大批量制备，易于处理并且处置简单，并且允许通过使用基于荧光团在不同波长发射荧光的相应靶向造影剂来同时检测不同目标。

然而，荧光成像的性能受到组织的光学特性(即散射和吸收)的限制。特别是，可见波长的激发光仅允许在身体部位内部极低(穿透)深度(不超过100μm)处对身体部位进行成像。因此，通常使用更高波长的激发光(减少充当光学长通滤波器的组织的吸收)来提高穿透深度；例如，近红外(NIR)波长(即750-900nm)的激发光允许在身体部位内部高达1-2cm处对身体部位进行成像。

然而，NIR光增加了组织的散射。这会降低获得的身体部位图像的质量。特别是，图像变得相对扩散；此外，身体部位不同深度的目标可能变得混合。以上所有都阻碍了对身体部位中所需目标的检测。例如，在诊断应用中，这会对相应病灶的识别和/或量化产生不利影响，其可能导致误解(有假阳性/假阴性和错误随访的风险)。在治疗应用中，这会对要治疗的相应病灶的描绘产生不利影响(有降低治疗效果或损害健康组织的风险)。在外科应用中，这导致对病灶边缘的精确识别的不确定(有病灶不完全切除或健康组织过度去除的风险)。

发明内容