[发明专利]一种CT和X射线激发荧光双模同步断层成像方法

摘要

本发明公开了一种CT和X射线激发荧光双模同步断层成像方法，可同步实现小动物X射线激发荧光断层成像和CT成像，提供更准确的成像物体解剖结构和分子影像信息。通过减少CT投影角度数并设置CT投影角度数与XLCT相同或成倍数，保证XLCT投影与CT投影同地点同时刻采集；同时利用压缩感知原理，对CT投影采用图像总变差最小化的少角度重建算法，对XLCT迭代重建引入预条件矩阵和小波变换以降低重建的病态性。本方法的实施可实现CT/XLCT的同步成像，简化双模成像流程，降低实验难度，减少成像时间，减少实验失败率，降低辐射剂量，避免成像过程中物体移动引起的误差，降低图像配准和融合难度。

主权项

1.一种CT和X射线激发荧光双模同步断层成像方法，其特征在于，该CT和X射线激发荧光双模同步断层成像方法通过减少CT投影角度数并设置CT投影角度数与XLCT相同或成倍数，同时调整单幅投影采集时间，使双模数据同步采集；利用压缩感知原理，对CT投影采用图像总变差最小化的少角度重建算法，对XLCT重建引入提高重建质量的预条件矩阵和小波变换以降低光学重建的病态性；通过基于标记点的刚性配准方法对重建得到的CT和XLCT断层图像进行配准并融合，实现CT和XLCT的同步断层成像；所述CT和X射线激发荧光双模同步断层成像方法包括以下步骤：步骤一、设置CT/XLCT同步成像参数：设置CT在360度范围内采集的投影数为M，10≤M≤30；XLCT荧光采集投影数为J，M＝qJ，其中M、J和q均为正整数，并设置单幅投影采集时间r秒，CT投影采集所用平板探测器积分时间为s秒，XLCT投影采集所用CCD相机积分时间为h秒，s<＝r，h<＝r，同时根据成像物体的需求设置X射线源的电压、电流；步骤二、CT暗场数据和亮场数据采集：在关闭X射线源状态下，利用平板探测器按照s秒积分时间采集暗场数据；打开X射线源，利用平板探测器按照s秒积分时间采集亮场数据；步骤三、成像物体准备：将成像物体注入荧光探针后置于转台上，固定好；步骤四、白光数据采集：在关闭X射线源状态下，打开外界光源，在360度范围内均匀采集Q幅成像物体的白光图像并保存；步骤五、CT/XLCT投影数据同步采集：关闭外界光源，打开X射线源，利用转台控制物体的旋转，在360度范围内均匀采集M幅CT投影数据，同时均匀采集J幅XLCT投影，采集完成后两套数据均保存至计算机，并关闭X射线源的成像设备；步骤六、CT投影数据预处理并重建：利用亮场、暗场数据及平板探测器自带的坏像素表，对CT投影数据进行亮场校正，暗场校正以及坏像素校正，生成待重建投影，对待重建投影利用图像总变差最小化方法进行少角度重建，得到CT断层图像；步骤七、XLCT投影数据预处理并重建：对步骤五采集到的XLCT投影数据进行预处理，去除图像中的孤立亮点和坏点，利用步骤四中采集得到的白光数据构建物体轮廓并剖分，将各个角度下的经过预处理之后的XLCT少角度投影进行小波变换，得到变换之后的投影并映射到构建好的轮廓表面，得到表面光强分布矩阵，对系统矩阵和表面光强分布矩阵采用预条件矩阵处理，建立系统矩阵与表面光强分布矩阵之间的联系，采用迭代重建算法得到XLCT荧光断层图像；步骤八、图像融合：对步骤六和步骤七得到的CT断层图像和XLCT荧光断层图像根据基于标记点的刚性配准方法进行配准并融合，得到融合后的图像。