[发明专利]一种多光学信息同步检测的双参数荧光分子断层成像装置及方法

摘要

本发明提供一种多光学信息同步检测的双参数荧光分子断层成像装置及方法，该成像装置由伪随机编码激发模块、成像物体旋转模块和光学信号检测模块组成。伪随机编码激发模块包括激光器、相位/强度调制器、伪随机码生成器、聚焦光路和光学扫描振镜。成像物体旋转模块包括同轴旋转台和成像物体固定装置。光学信号检测模块包括分束镜、强度信息检测子模块和飞行时间曲线信息检测子模块。本发明提出的成像装置利用伪随机编码的激发光获取飞行时间曲线信息，具有较低成本和准确度高的优点，并通过旋转成像物体实现在360°范围的全角度成像，能够获得较多的光源-检测点对数，有利于提高双参数成像的空间分辨率。

主权项

一种多光学信息同步检测的双参数荧光分子断层成像装置，其特征在于：包括伪随机编码激发模块、成像物体旋转模块和光学信号检测模块，伪随机编码激发模块包括激光器、相位/强度调制器、伪随机码生成器、聚焦光路和光学扫描振镜，成像物体旋转模块包括同轴旋转台和成像物体固定装置，光学信号检测模块包括分束镜、强度信息检测子模块和飞行时间曲线信息检测子模块；激光器发出的激光在相位/强度调制器中被伪随机码生成器生成伪随机码调制的激光，该激光通过聚焦光路后，在距离成像物体后表面的临近位置被聚焦成伪随机编码的激发光点，然后通过计算机控制光学扫描振镜，将伪随机编码的激发光点投射到成像物体后表面，该成像物体与光学扫描振镜沿水平方向的同一直线设置伪随机码生成器在生成伪随机码序列后还向飞行时间曲线信息检测子模块发出触发信号；所述同轴旋转台包括上下两个部分，通过螺杆和齿轮传动机构实现上下旋转台的同步旋转；成像物体通过成像物体固定装置固定于同轴旋转台上，被同轴旋转台水平旋转到不同的角度，经光学扫描振镜将伪随机编码的激发光点投射到成像物体后表面的不同位置后，经成像物体前表面发射出出射的光学信号，该光学信号经与水平方向夹角为45°方向的分束镜后，一部分光学信号不改变传播方向，沿原方向即水平方向到达强度信息检测子模块；另一部分光学信号的传播方向被偏置了90°，到达飞行时间曲线信息检测子模块；所述的光学扫描振镜、成像物体和分束镜沿同一直线设置；强度信息检测子模块由滤光片转轮A、摄像镜头和CCD相机构成，滤光片转轮A垂直于水平面设置，接收经分束镜透过的不改变传播方向的光学信号，其平面垂直于摄像镜头和CCD相机所构成光路的光轴，通过计算机控制滤光片转轮A旋转到不同的孔位，利用相应孔位的带通光学滤光片A选择性地透过荧光或激发光，透过带通光学滤光片A的荧光或激发光，被摄像镜头成像于CCD相机的检测区域；CCD相机通过CCD芯片实现对检测区域的光学信号强度信息的密集空间采样；飞行时间曲线信息检测子模块由滤光片转轮B、多个光纤传导结构、多个单光子计数光电倍增管和多通道时间计数器构成，滤光片转轮B平行于水平面设置，接收经分束镜透过的被偏置的光学信号，通过计算机控制滤光片转轮B旋转到不同的孔位，利用相应孔位的带通光学滤光片B选择性地透过荧光或激发光；多个光纤传导结构置于滤光片转轮B的下方，多个单光子计数光电倍增管置于滤光片转轮B的下方；光子通过光纤传导结构后到达单光子计数光电倍增管后，被转换成一系列单独的电脉冲，这些电脉冲被多通道时间计数器时间计数后，传输到计算机后，电脉冲信号同编码激发光的伪随机码序列做自相关，得到相应的飞行时间曲线信息，且伪随机码生成器生成的触发信号也被多通道时间计数器进行时间计数，确定伪随机码序列和检测电子脉冲的相对时间关系；所述的光学扫描振镜、同轴旋转台、滤光片转轮A、滤光片转轮B、CCD相机、单光子计数光电倍增管、多通道时间计数器均与计算机相连接。