三维光学分子影像导航系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种三维光学分子影像导航系统。所述系统包括：系统支撑模块、光源模块、光学信号采集模块、三维定位模块和计算机模块；系统支撑模块对系统中的设备进行支撑；光源模块对成像区域提供光源照射；光学信号采集模块采集成像区域中的光学信号；三维定位模块定位探针装置在成像目标中的深度信息；计算机模块对参数设置和对图像数据进行处理与显示。本实用新型专利技术三维光学分子影像导航系统实现了光学荧光图像和可见光图像的实时融合成像来提供二维导航以及实现三维解剖结构图像连续动态显示来提供三维导航。

【技术实现步骤摘要】
三维光学分子影像导航系统
本技术涉及光学分子影像
，尤其涉及一种三维光学分子影像导航系统。
技术介绍
分子影像是21世纪最耀眼的科学与技术之一，它是指无损伤地在分子水平上探测生物体内分子，并给出体内分子分布信息的医学影像技术。并被实践证明是一种能够在体可视化分子、基因、细胞水平生物体生理病理变化的影像工具。作为其中一种重要的分子影像成像模态，光学分子影像凭借自身低成本、高通量、非侵入、非接触、非电离辐射、灵敏度高、特异性强等优势已经应用到了肿瘤的早期检测、药物的研发等领域。 光学分子影像技术相比于传统的影像技术，具有如下的优势:其一，光学分子影像技术可将基因表达、生物信号传递等复杂的过程变成直观的图像，使人们能更好地在分子水平上了解疾病的发生、发展机制及过程；其二，能够发现疾病早期的分子变异及病理改变过程；其三，可在活体上连续观察药物或基因治疗的机理和效果。通常，探测生物组织分子的方法分离体探测方法和在体探测方法两种，光学分子影像技术作为一种在体探测方法，其优势在于可以快速、远距离、无损伤地获得生物组织分子的图像。它可以揭示病变的早期分子生物学特征，从而为疾病的早期诊断和治疗提供可能，也为临床诊断引入了新的概念。 激发荧光成像技术是一种光学分子影像技术，激发荧光成像的原理可以描述为:通过生物体外的激发光源，照射生物体内的荧光基团，使其达到高能量状态，荧光基团吸收光能使得电子跃迁到了激发态，电子从激发态回到基态的过程中会释放出荧光，该荧光较激发光向红端移动，即发射的荧光的波长比激发荧光的波长要长，荧光在组织体内传播并有一部分达到体表，从体表发出的荧光被高灵敏度的探测器接收到，从而形成荧光图像。通常，荧光基团产生的荧光经过生物体内组织的吸收、散射后，到达表面的时候强度已经较弱，这时候，就需要在避光条件良好的暗箱环境中进行成像操作，即利用高灵敏度的CCD相机捕获到达表面的荧光光子，然后通过计算机处理捕获的信号并进行成像。 光学分子影像导航技术就是利用激发荧光成像技术来为成实验操作者提供导航的一种技术，荧光图像和可见光图像的实时融合成像，能够指引成像实验操作者获取荧光区域的二维位置信息。连续动态的三维解剖结构数据成像能够为实验操作者提供深度信息。因而，三维光学分子影像导航系统能够提供二维的图像引导以及三维的图像引导，对于开展实验操作具有很好的辅助作用。 目前现有的成型的光学分子影像导航系统主要提供的是二维的图像信息的引导，采用荧光图像的连续动态成像或者采用荧光图像和可见光图像的融合图像的连续动态成像来为成像实验操作者提供导航，而三维光学分子影像导航系统在提供实时融合成像的同时，还能够提供成像目标解剖结构信息的三维图像。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种三维光学分子影像导航系统，以实现光学荧光图像和可见光图像的实时融合成像来提供二维导航，以及实现三维解剖结构图像连续动态显示来提供三维导航。 为实现上述目的，本技术提供了一种三维光学分子影像导航系统，所述系统包括:系统支撑模块(101)、光源模块(107)、光学信号采集模块(114)、三维定位模块(122)和计算机模块(125)； 系统支撑模块(101)对系统中的设备进行支撑； 光源模块(107)对成像区域提供光源照射； 光学信号采集模块(114)采集成像区域中的光学信号； 三维定位模块(122)定位探针装置在成像目标中的深度信息； 计算机模块(125)对参数设置和对图像数据进行处理与显示； 所述系统支撑模块(101)通过光源支架(102)与光源模块(107)相连接；系统支撑模块(101)通过光学平台支架(106)与光学信号采集模块(114)相连接；系统支撑模块 (101)通过三位定位装置支架(100)与三位定位模块(122)相连接；系统支撑模块(101)通过计算机主机支架(103)和计算机显示器支架(104)与计算机模块(125)相连接。 本技术三维光学分子影像导航系统，根据激发荧光实时成像技术的特点以及三维解剖结构图像的数据特点，并基于长期在激发荧光成像
的研究经验，提供了三维光学分子影像导航系统，采用两台CCD相机、一台激发光源、一台白光光源、一台同步触发器、一台定位装置等装置来实现光学荧光图像和可见光图像的实时融合成像来提供二维导航以及实现三维解剖结构图像连续动态显示来提供三维导航。 【附图说明】 图1是本技术三维光学分子影像导航系统的示意图； 图2为本技术三维光学分子影像导航系统的导航方法流程图。 【具体实施方式】 下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。 本技术三维光学分子影像导航系统涉及的内容包括计算机数字图像处理方法、激发荧光图像实时成像方法，可见光图像实时成像方法，激发荧光与可见光图像实时融合成像方法，三维解剖结构截面信息实时成像方法。 本技术三维光学分子影像导航系统根据激发荧光实时成像技术的特点以及三维解剖结构图像的数据特点，并基于长期在激发荧光成像
的研究经验，提供了三维光学分子影像导航系统，采用两台CCD相机、一台激发光源、一台白光光源、一台同步触发器、一台定位装置等装置来实现光学荧光图像和可见光图像的实时融合成像来提供二维导航以及实现三维解剖结构图像连续动态显示来提供三维导航。 图1是本技术三维光学分子影像导航系统的示意图，如图所示，本系统具体包括:系统支撑模块101、光源模块107、光学信号采集模块114、三维定位模块122和计算机模块125。 系统支撑模块101通过光源支架102与光源模块107相连接；系统支撑模块101通过光学平台支架106与光学信号采集模块114相连接；系统支撑模块101通过三位定位装置支架100与三位定位模块122相连接；系统支撑模块101通过计算机主机支架103和计算机显示器支架104与计算机模块125相连接。 系统支撑模块101用于对系统中使用到的设备提供支撑作用；光源模块107用于对成像区域提供光源照射；光学信号采集模块114用于采集成像区域中的光学信号；三维定位模块122用于定位探针装置在成像目标中的深度信息。计算机模块125用于对该系统进行必要的参数设置和对图像数据进行处理与显示。 系统支撑模块101包括三位定位装置支架100、光源支架102、计算机主机支架103、计算机显示器支架104、系统支架105、光学平台支架106。其中:三位定位装置支架100支撑三位定位模块122。光源支架102用于支撑光源模块107。计算机主机支架103用于支撑计算机主机。计算机显示器支架104用于支撑计算机显示器。系统支架105用于支撑起三维定位装置支架100、光源支架102、计算机主机支架104、计算机显示器支架105和光学平台支架106。光学平台支架106用于支撑光学信号采集模块114 ;三位定位装置支架102与系统支架105相连接；光源支架102与系统支架105相连接；计算机主机支架103与系统支架105相连接；计算机显示器支架104与系统支架105相连接；光学平台支架106与系统支架105相连接。 光源模块1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维光学分子影像导航系统，其特征在于，所述系统包括：系统支撑模块(101)、光源模块(107)、光学信号采集模块(114)、三维定位模块(122)和计算机模块(125)； 系统支撑模块(101)对系统中的设备进行支撑； 光源模块(107)对成像区域提供光源照射； 光学信号采集模块(114)采集成像区域中的光学信号； 三维定位模块(122)定位探针装置在成像目标中的深度信息； 计算机模块(125)对参数设置和对图像数据进行处理与显示； 所述系统支撑模块(101)通过光源支架(102)与光源模块(107)相连接；系统支撑模块(101)通过光学平台支架(106)与光学信号采集模块(114)相连接；系统支撑模块(101)通过三位定位装置支架(100)与三位定位模块(122)相连接；系统支撑模块(101)通过计算机主机支架(103)和计算机显示器支架(104)与计算机模块(125)相连接。

【技术特征摘要】
1.一种三维光学分子影像导航系统，其特征在于，所述系统包括:系统支撑模块(101)、光源模块(107)、光学信号采集模块(114)、三维定位模块(122)和计算机模块(125)； 系统支撑模块(101)对系统中的设备进行支撑； 光源模块(107)对成像区域提供光源照射； 光学信号采集模块(114)采集成像区域中的光学信号； 三维定位模块(122)定位探针装置在成像目标中的深度信息； 计算机模块(125)对参数设置和对图像数据进行处理与显示； 所述系统支撑模块(101)通过光源支架(102)与光源模块(107)相连接；系统支撑模块(101)通过光学平台支架(106)与光学信号采集模块(114)相连接；系统支撑模块(101)通过三位定位装置支架(100)与三位定位模块(122)相连接；系统支撑模块(101)通过计算机主机支架(103)和计算机显示器支架(104)与计算机模块(125)相连接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统支撑模块(101)包括三位定位装置支架(100)、光源支架(102)、计算机主机支架(103)、计算机显示器支架(104)、系统支架(105)、光学平台支架(106)，其中: 所述三位定位装置支架(100)支撑三位定位模块(122)； 所述光源支架(102)支撑所述光源模块(107)； 所述计算机主机支架(103)支撑计算机主机； 所述计算机显示器支架(104)支撑计算机显示器；所述系统支架(105)支撑起所述三维定位装置支架(100)、光源支架(102)、计算机主机支架(104)、计算机显示器支架(105)和光学平台支架(106)； 所述光学平台支架(106)用于支撑所述光学信号采集模块(114)； 所述三位定位装置支架(122)与系统支架(105)相连接；光源支架(102)与系统支架(105)相连接；计算机主机支架(103)与系统支架(105)相连接；计算机显示器支架(104)与系统支架(105)相连接；光学平台支架(106)与系统支架(105)相连接。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光源模块(107)包括激发荧光光源(108)、白光光源(109)、第一滤光片(110)，第二滤光片(111);其中: 所述激发荧光光源(108)提供激发荧光；所述第一滤光片(110)内置于所述激发荧光光源(108)中，所述激发荧光光源(108)提供的激发荧光通过所述第一滤光片(110)后照射到所述成像区域(112)； 所述可见光光源(109)提供可见光；所述第二滤光片(111)，内置于所述可见光光源(109)中，所述可见光光源提供的可见光(109)通过所述第二滤光片(111)后照射到所述成像区域(112)。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光学信号采集模块(114)包括光学镜头(115)、分光棱镜(116)、第三滤光片(117),第四滤光片(118)、CCD可见光相机(119),C⑶荧光相机(121)、同步触发装置(12...

【专利技术属性】
技术研发人员：田捷，叶津佐，迟崇巍，杨鑫，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11