光子计数型动态扩散荧光断层成像方法及装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102551671A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102551671A(43)申请公布日2012.07.11(21)申请号201110438805.0(22)申请日2011.12.23(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人高峰王欣李娇马文娟赵会娟(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人刘国威(51)Int.Cl.A61B5/00(2006.01)G01N21/64(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书77页页附图附图22页(54)发明名称光子计数型动态扩散荧光断层成像方法及装置(57)摘要本发明涉及小动物成像领域。为解决现有技术图像分辨率低和图像获取时间较长的缺陷，发展光子计数型动态扩散荧光层析成像系统，使系统具有较高的灵敏度与图像分辨率，并以其快速的测量时间实现动态扩散荧光断层成像。为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，光子计数型动态扩散荧光断层成像方法及装置，包括：用于激发荧光的光源系统；用于固定和移动被测体的成像腔系统；用于探测通路切换的光开关；用于滤除激发光信号的滤光系统；用于探测光信号的的检测系统；用于集成控制包括衰减器、光开关、马达驱动滤光轮、光电倍增管、光子计数模块各模块及图像重建的计算机。本发明主要应用于小动物成像。CN102567ACN102551671A权利要求书1/2页1.一种光子计数型动态扩散荧光断层成像装置，其特征是，包括：用于激发荧光的光源系统，包括不同波长的连续波光源，使用600nm-900nm波长的近红外光波段，根据不同的荧光剂的激发波段来选取光源波长；用于调节光源输出功率的衰减器；另外还包括光源系统到成像腔系统的入射光纤和准直入射光源的准直器；用于固定和移动被测体的成像腔系统：包括固定被测体的透明成像腔，固定准直器和探测光纤的光纤架，旋转成像腔的电动旋转台，上下移动成像腔的电动升降台；用于探测通路切换的光开关，以及收集成像腔出射光的相应探测光纤，探测光纤输出到光开关；用于滤除激发光信号的滤光系统，包括承装不同型号滤光片的马达驱动滤光轮，准直来自光开关输出的入射光的准直器和不同型号的滤光片，滤光片型号根据不同荧光剂的激发波长和发射波长来选取；用于探测光信号的的检测系统，包括光电探测器PMT即光电倍增管和光子计数模块；用于集成控制包括衰减器、光开关、马达驱动滤光轮、光电倍增管、光子计数模块各模块及图像重建的计算机。2.如权利要求1所述的装置，其特征是，光子计数模块采用32位计数器，能同时探测较强的激发光信号和微弱的荧光信号，不会达到计数饱和或溢出，实现宽测量范围。光子计数模块的计数门宽程控可调，可以根据实际测量信号强度选择合适门宽。3.一种光子计数型动态扩散荧光断层成像方法，其特征是，借助于前述光子计数型动态扩散荧光断层成像装置实现，具体包括下列步骤：将被测体轻微挤压垂直放入成像腔中，使用光学匹配液填充间隙，使光源发出的入射光被准直后入射到透明成像腔上，被准直后入射光位置设为0°，被准直后入射光对面101.25°到258.75°的位置上均匀放置若干路探测光纤，分别对应连接到光开关的若干输入端，将成像腔固定于电动旋转台上并共同置于电动升降台上，采用计算机程控旋转台旋转角度和升降台移动距离，改变被准直后入射光入射角度及相应探测位置，初始光源入射角度设为0°，计算机控制旋转台旋转一个角度在新的被准直后入射光入射角处，通过若干路探测光纤同样得到被准直后入射光对面若干个探测位置的信号，如此重复，成像腔旋转360°，得到一个二维断层的信息，升降台移动一定距离，再重复上述过程得到另一层的图像信息，利用所有的二维信息可以得到三维的图像。4.如权利要求3所述的方法，其特征是，采用荧光剂为近红外荧光染料，使光开关的输出光被准直器准直后进入马达驱动滤光轮，马达驱动滤光轮中设置有若干个滤光片位置，其中一个位置为空置用来直接探测激发光信号，其他位置放置适用于近红外荧光染料的滤光片；测量中，首先将滤光轮放置于空置处测量激发光信号，检测系统中光电倍增管将激发光信号转化为电子脉冲，光子计数模块记录这些脉冲得到激发光光子数，激发光信号扫描测量完毕后，将滤光轮置于适用于所采用的近红外荧光染料的滤光片位置处，不断重复上述扫描探测过程，得到不同时刻的荧光光子数信息。利用不同时间测得的荧光光子数与最初测得的激发光光子数重建得到不同时间的荧光产率图像。5.如权利要求4所述的方法，其特征是，数据采样速度快，测量过程中，衰减器、光开关、马达驱动滤光轮、光电倍增管、光子计数模块均由计算机实现集成控制。控制过程如下：1)扫描测量前，计算机首先控制衰减器调整稳态光源的光强，使光电倍增管工作在其线性2CN102