光声与荧光双模一体断层成像系统及成像方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102499645A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102499645A(43)申请公布日2012.06.20(21)申请号201110350822.9(22)申请日2011.11.08(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号(72)发明人陈多芳梁继民屈晓超朱守平陈雪利侯彦宾赵恒田捷(74)专利代理机构陕西电子工业专利中心61205代理人王品华朱红星(51)Int.Cl.A61B5/00(2006.01)A61B8/00(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书66页页附图附图33页(54)发明名称光声与荧光双模一体断层成像系统及成像方法(57)摘要本发明公开了一种光声和荧光双模一体断层成像系统与成像方法。该系统包括可调制激光光源(1)、振镜(2)、样品转台(3)、滤波轮(4)、门控ICCD相机(5)、光声探测采集模块(6)、系统控制模块(7)、计算(8)、数据总线(9)和控制总线(10)。其中，振镜、样品转台、滤波轮、门控ICCD相机与激光方向位于一条直线上，光声探测采集模块的超声换能阵列法向与该直线垂直，形成十字交叉的垂直探测方式。本发明的成像方法以光声断层成像所得的光吸收分布作为荧光断层成像重建的先验信息，采取迭代方法重建荧光团位置、荧光产额和荧光寿命参数。本发明可降低成像复杂度，节约硬件成本，提高系统灵活性和荧光断层成像重建精度。CN1024965ACN102499645A权利要求书1/2页1.一种光声与荧光双模一体断层成像系统，其特征在于，它包括：可调制激光光源(1)，用于产生强度调制的激光信号，作为成像照射源，设置在振镜前端；振镜(2)，用于改变激光在成像对象上的照射点，以实现多点激发，设置在激光光源与电控样品转台之间；样品转台(3)，用于放置成像对象并对成像对象进行旋转，以完成多角度数据采集；滤波轮(4)，放置在电控样品转台与门控ICCD相机之间，用于对荧光信号进行滤波；门控ICCD相机(5)，用于多角度采集生物体内的荧光信号，并将荧光信号传输至计算机；光声探测采集模块(6)，用于接收生物体内的光声信号，并对接收到的光声信号进行低通滤波、低噪放大和AD采样，最后传输至计算机；系统控制模块(7)，用于产生控制信号，并分5路分别传输给门控ICCD相机、激光光源、振镜、样品转台和光声探测采集模块，同时接收来自计算机的数据存储完毕指示信号；计算机(8)，用于存储光声信号和荧光信号，数据存储完毕后发送指令至系统控制模块，并利用光声断层成像重建算法和荧光断层成像算法进行处理，获取成像对象体内组织光吸收参数、荧光团位置、荧光产额和荧光寿命参数。2.根据权利要求1所述的光声与荧光双模一体断层成像系统，其特征在于：可调制激光光源(1)包括调制信号产生器和连续波激光器两部分，调制信号产生器用于产生线性调频信号和正弦波信号，对连续波激光器进行强度调制，构成激发光源。3.根据权利要求2所述的光声与荧光双模一体断层成像系统，其特征在于：调制信号产生器产生的线性调频信号对连续波激光器进行强度调制，构成光声断层成像的激发光源；调制信号产生器产生的正弦波信号对连续波激光器进行强度调制，构成荧光断层成像的激发光源。4.根据权利要求1所述的光声与荧光双模一体断层成像系统，其特征在于：样品转台(2)包括步进电机和样品支架，样品支架位于步进电机上，步进电机最小旋转步长为0.5度，样品支架设有6个固定点，分别固定成像小动物的四肢、头部和尾部。5.根据权利要求1所述的光声与荧光双模一体断层成像系统，其特征在于光声探测模块(6)，包括：64元空气耦合超声换能阵列，用于接收光声信号；64通道信号采集单元，用于并行采集64元空气耦合超声换能阵列接收的光声信号，它包括带宽为15MHz的低通滤波器、2级低噪放大器和16bitAD采样器，该低通滤波器、低噪放大器和AD采样器采用级联方式依次相连，置于超声换能阵列之后。6.根据权利要求1所述的光声与荧光双模一体断层成像系统，其特征在于系统控制模块(7)，包括：现场可编程门阵列芯片和6针接插件。现场可编程门阵列芯片用于产生和接收控制信号，该芯片与6针接插件相连，其中1针用于接收来自计算机的数据存储完毕指示信号，另外5针用于分5路传输现场可编程门阵列芯片产生的控制信号，其中：第1路传输至可调制激光光源，用于开关激光光源和选择激光调制信号波形；第2路传输至振镜，用于开关振镜和选择振镜扫描参数；2CN102499645A权利要求书2/2页第3路传输至样品转台，用于开关步进电机和选择旋转步长；第4路传输至门控ICCD相机，用于门控ICCD相机快门的开关；第5路传输至光声探测采集模块，用于控制该模块的开关与采集速率。7.根据权利要求1