[发明专利]多模态小动物活体成像系统及成像方法

说明书

本发明揭示了多模态小动物活体成像系统及成像方法,其中成像系统包括产生第一模态光的第一模态光生成组件及产生第二模态光的第二模态光生成组件，还包括数字微镜阵列及光线采集融合成像系统；数字微镜阵列有且仅有一个，其用于对第一模态光及第二模态光进行光场调制；光线采集融合成像系统有且仅有一个光线采集装置，其用于采集数字微镜阵列的出射光以得到与第一模态光对应的第一模态成像结果及与第二模态光对应的第二模态成像结果，并将第一模态成像结果及第二模态成像结果融合得到多模态小动物活体成像结果。本系统仅需一个光线采集装置来实现多模态小动物活体成像，系统零件的价格低廉，结构紧凑，系统复杂程度低，同时提高了成像精度。

技术领域

本发明涉及小动物活体成像领域，尤其是多模态小动物活体成像系统及成像方法。

背景技术

通过基因测序等研究表明，小鼠等小动物与人类基因具有高度的同源性，因此在小动物身上构建人类的疾病模型对于疾病的预防、治疗以及药物的效果评价具有重要意义。

X射线和荧光多模态小动物活体成像系统可以提供所研究小动物疾病模型的分子水平生物学信息以及相应的解剖学结构信息。现有的X射线和荧光多模态小动物活体成像系统的结构，如附图1所示，使用两个独立的面阵探测器进行成像，其中一个面阵探测器为在可见光波段响应的硅基面阵探测器1，比如电荷耦合器件(Charge-coupled Device,CCD)或者互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor,CMOS)，另一个面阵探测器为在X射线波段响应的平板探测器8(flat panel detector,FPD)。

所述在可见光波段响应的硅基面阵探测器1与镜头2、可见光波段响应的硅基面阵探测器数据采集卡11配合来实现荧光模态成像；所述在X射线波段响应的平板探测器8与X射线平板探测器数据采集卡9来实现X射线模态成像。两个面阵探测器独立成像后，通过空间位置关系(通常是正交的)对两个模态的成像结果进行配准提供最终的多模态小动物成像结果。

上述现有的X射线和荧光多模态小动物活体成像系统存在以下问题：

1)电子行业的快速发展使得硅基可见光波段面阵探测器具有发展历史悠久，制造技术成熟，成像质量好，像素分辨率高，价格低廉，易于获得等优点，但是由于X射线波段属于非可见光波段，对于X射线，常规的硅基面阵探测器无法响应，相应的面阵探测器价格昂贵，选择较少，难于获得。

2)面阵探测器的体积庞大，因此使用两个面阵探测器会使得系统结构占据大量空间，限制了应用的场景。

3)精确的空间位置关系对于在X射线模态成像结果中准确定位荧光模态成像提供的分子水平生物学信息具有重要意义，基于两个独立面阵探测器的X射线和荧光多模态成像系统，两个成像模态往往是正交放置的，因此需要精确测量两个面阵探测器的相对位置关系，作为先验知识对两个模态的成像结果进行空间配准，实验难度更高，更容易产生误差。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种多模态小动物活体成像系统及成像方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

多模态小动物活体成像系统，包括产生第一模态光的第一模态光生成组件及产生第二模态光的第二模态光生成组件，还包括数字微镜阵列及光线采集融合成像系统；

所述数字微镜阵列有且仅有一个，其用于对所述第一模态光及第二模态光进行光场调制；

所述光线采集融合成像系统用于采集所述数字微镜阵列的出射光以得到与所述第一模态光对应的第一模态成像结果及与所述第二模态光对应的第二模态成像结果，并将所述第一模态成像结果及第二模态成像结果融合得到多模态小动物活体成像结果，所述光线采集融合成像系统有且仅有一个光线采集装置。