手持式光学、伽马探测器一体化成像系统和方法技术方案

一种手持式光学、伽马探测器一体化成像系统及方法，该系统包括：光源模块，用于提供系统所需的可见光；伽马探测器模块，用于检测核素所发射出的伽马射线，从而进行断层成像；光学信号采集模块，用于采集可见光图像；计算机模块，用于处理采集得到光学图像和伽马图像，并将两幅图像进行融合，显示在计算机显示器上。整个系统分别采用白光相机和伽马检测器同时进行图像实时采集，并通过计算机模块对白光图像和伽马射线图像进行融合，然后通过显示器进行动态显示。该系统结合了白光和伽马射线各自成像的特点，易于实用，可以用于病灶组织的连续动态的观察，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种医学成像导航系统，特别是涉及一种手持式光学、伽马探测器一体化成像系统和方法。
技术介绍
随着分子影像技术的不断发展，目前在医学成像领域出现了多种成像方法，例如核磁共振成像、X光机成像、单光子发射计算机断层成像(SPECT)、正电子发射计算机断层扫描(PET)和伽马照相机。这些成像方法为疾病诊断提供了巨大的支持。伽马成像探测器具有空间分别率高、信噪比高和视野大的优点，因而在临床上逐渐受到人们的重视。传统医学成像方法大都是单模态成像，即一幅医学影像只是一种成像方法得到的图像，近年来，多模态成像逐渐受到人们重视。将多种成像方法结合在一起，充分发挥各种方法的成像优点，可以得到更加精确的病灶影像，从而有利于分析病人的病情。伽马成像探测器虽然有许多优点，但也有无法精准定位的缺陷，所以可以利用光信号采集器得到白光图像，然后与伽马图像融合，能够更加精准地确定病灶在人体内的位置。并且，由于一种成像方式往往只能得到目标对象的部分信息，将多种成像方式结合的多模态成像方式可以对目标进行整体的成像，而多模态成像的一个难点是如何将不同方式和时间得到的图像进行融合，图像融合的精准性直接决定了图像显示的效果。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种手持式光学、伽马探测器一体化成像系统和方法，以解决上述技术问题中的至少之一。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种手持式光学、伽马探测器一体化成像系统，包括：光源模块，用于为系统提供可见光光源，照射目标区域；光信号采集模块，用于采集目标区域反射的可见光，生成可见光图像；核放射射线源，用于向目标区域发射伽马射线；伽马探测模块，其中包括一个伽马射线探测装置，用于对目标区域反射的伽马射线进行检测；计算机模块，用于对光信号采集模块和伽马探测模块采集到的数据进行处理，并将其融合成一张图像。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术还提供了一种手持式光学、伽马探测器一体化成像方法，包括以下步骤：将成像目标放置在成像区域内，用伽马射线对成像目标进行照射，采集伽马射线图像信号，并传输给计算机模块；用可见光光源对成像目标照射，采集可见光图像信号，并传输给计算机模块；计算机模块对输入的可见光图像信号和伽马射线图像信号进行运算，并根据运算结果进行图像融合，将融合的图像显示在计算机显示器上；其中，计算机模块进行融合运算的步骤包括：步骤101，读取采集到的可见光图像信号和伽马射线图像信号；步骤102，将采集到的可见光图像信号和伽马射线图像信号强度赋值给矩阵A和矩阵B，同时初始化计数器i和j；步骤103，计算可见光图像信号强度的均值，然后利用均值求出矩阵A的方差，并将其赋值给变量DA；步骤104，计算伽马射线图像信号强度的均值，然后利用均值求出矩阵B的方差，赋值给变量DB；步骤105，利用矩阵A和矩阵B、变量DA和DB，计算出矩阵A和B的协方差系数；步骤106，得到协方差系数后，重复步骤103至105，比较两个系数的大小，取值较大者，并记录下此时变量i和j的值；所述变量i和j的值代表两个程序变量，用于记录运算过程中矩阵的顶点坐标；步骤107，对伽马射线图像信号增加伪绿，采用步骤106得到的顶点坐标拼合所述可见光图像信号和伽马射线伪绿色图像信号。基于上述技术方案可知，本专利技术采用伽马探测器和可见光信号采集器分别对成像目标进行成像，然后利用计算机模块进行图像处理，将两种模态的图像拼合在一起，实现了伽马图像和可见光图像融合的效果；本专利技术综合利用了两种图像的优点，提高了成像的定位精确性和空间分辨率；整个系统分别采用可见光相机和伽马检测器同时进行图像实时采集，并通过计算机模块对可见光图像和伽马射线图像进行融合，然后通过显示器进行动态显示，该系统结合了可见光和伽马射线各自成像的特点，易于实用，可以用于病灶组织的连续动态的观察，具有广阔的应用前景。附图说明图1是本专利技术的手持式光学、伽马探测器一体化成像系统的组织结构图；图2是本专利技术的手持式光学、伽马探测器一体化成像系统的原理图；图3是本专利技术的伽马探测器的外观示意图；图4是本专利技术的计算机模块的处理流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术结合伽马射线成像和白光成像的特点，同时采用白光相机和伽马成像探测器来实现白光图像、伽马图像以及拼合图像的获取功能，同样达到两幅图像同时显示的目的。系统所拍摄的视频和图像均可以达到良好效果，并且做成手持式设备，方便应用。具体地，本专利技术公开了一种手持式光学、伽马探测器一体化成像系统，包括：光源模块，用于为系统提供可见光光源，照射目标区域；光信号采集模块，用于采集目标区域反射的可见光，生成可见光图像；核放射线源，一般指医用放射性核素探针(如18F，131I，64Cu等)衰变产生的伽马射线；伽马探测模块，其中包括一个伽马射线探测装置，用于对目标区域反射的伽马射线进行检测；计算机模块，用于对光信号采集模块和伽马探测模块采集到的数据进行处理，并在同一张图像上显示。其中，光源模块可以为各种可见光光源，例如卤素灯、激光等，优选包括卤素灯光源和一个滤光片，其光谱范围为400-650nm，优选输出光颜色为白色。其中，光信号采集模块包括各种光采集元件的任一种，例如CCD、CMOS等，优选为一个镜头、一个滤光片和一个白光相机的组合，其中滤光片的光谱范围优选为400-650nm。白光相机的分辨率不要求太高，例如设置为1024*1024。伽马探测器模块包括一种伽马信号采集器，如闪烁体探测器或者半导体探测器。另外还需要一条数据线，用于将采集到的信号传输到计算机中。计算机模块包括：数据读取模块，用于读取光信号采集模块和伽马射线探测装置采集到的信号；图像处理模块，对数据读取模块读取到的信号进行相应处理并进行融合；以及图像显示模块，用于在显示器上显示图像处理模块融合后的图像。作为优选，该一体化成像系统还包括手柄和机械控制系统，用于该一体化成像系统采集角度和位置的调节。本专利技术还公开了一种手持式光学、伽马探测器一体化成像方法，包括以下步骤：将成像目标放置在成像区域内，用伽马射线对成像目标进行照射，采集伽马射线图像信号，并传输给计算机模块；用可见光光源对成像目标照射，采集可见光图像信号，并传输给计算机模块；计算机模块对输入的可见光图像信号和伽马射线图像信号进行运算，并根据运算结果进行图像融合，将融合的图像显示在计算机显示器上；其中，计算机模块进行融合运算的步骤包括：步骤101，读取采集到的可见光图像信号和伽马射线图像信号；步骤102，将采集到的可见光图像信号和伽马射线图像信号强度赋值给矩阵A和矩阵B，同时初始化计数器i和j；步骤103，计算可见光图像信号强度的均值，然后利用均值求出矩阵A的方差，并将其赋值给变量DA；步骤104，计算伽马射线图像信号强度的均值，然后利用均值求出矩阵B的方差，赋值给变量DB；步骤105，利用矩阵A和矩阵B、变量DA和DB，计算出矩阵A和B的协方差系数；步骤106，得到协方差系数后，重复步骤103至105，比较两个系数的大小，取值较大者，并记录下此时变量i和j的值；所述变量i和j的值代表两个程序变量，用于记录运算过程中矩阵的顶点坐标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手持式光学、伽马探测器一体化成像系统，其特征在于，包括：光源模块，用于为系统提供可见光光源，照射目标区域；光信号采集模块，用于采集目标区域反射的可见光，生成可见光图像；核放射射线源，用于向目标区域发射伽马射线；伽马探测模块，其中包括一个伽马射线探测装置，用于对目标区域反射的伽马射线进行检测；计算机模块，用于对光信号采集模块和伽马探测模块采集到的数据进行处理，并将其融合成一张图像。

【技术特征摘要】
1.一种手持式光学、伽马探测器一体化成像系统，其特征在于，包括：光源模块，用于为系统提供可见光光源，照射目标区域；光信号采集模块，用于采集目标区域反射的可见光，生成可见光图像；核放射射线源，用于向目标区域发射伽马射线；伽马探测模块，其中包括一个伽马射线探测装置，用于对目标区域反射的伽马射线进行检测；计算机模块，用于对光信号采集模块和伽马探测模块采集到的数据进行处理，并将其融合成一张图像。2.根据权利要求1所述的一体化成像系统，其特征在于，所述光源模块包括一个卤素灯白光光源和一组滤光片。3.根据权利要求2所述的一体化成像系统，其特征在于，所述一组滤光片的光谱范围为400-650nm。4.根据权利要求1所述的一体化成像系统，其特征在于，所述光信号采集模块包括一个镜头、一组滤光片和一个白光相机。5.根据权利要求4所述的一体化成像系统，其特征在于，所述一组滤光片的光谱范围为400-650nm。6.根据权利要求4所述的一体化成像系统，其特征在于，所述白光相机的分辨率设置为1024*1024。7.根据权利要求1所述的一体化成像系统，其特征在于，所述计算机模块包括：数据读取模块，用于读取光信号采集模块和伽马射线探测装置采集到的信号；图像处理模块，对数据读取模块读取到的信号进行相应处理并进行融合；以及图像显示模块，用于在显示器上显示图像处理模块融合后的图像。8.根据权利要求7所述的一体化成像系统，其特征在于，所述图像处理模块对读取到的图像进行相应处理并进行融合的步骤包括：步骤101，读取采集到的可见光图像信号和伽马射线图像信号；步骤102，将采集到的可见光图像信号和伽马射线图像信号强度赋值给矩阵A和矩阵B，同时初始化计数器i和j；步骤103，计算可见光图像信号强度的均值，然后利用均值求出矩阵A的方差，并将其赋值给变量DA；步骤104，计算伽马射线图像信号强度的均值，然后利用均值求出矩阵B的方差，赋值给变量DB；步骤105，...

【专利技术属性】
技术研发人员：迟崇巍，王丽，
申请(专利权)人：北京数字精准医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11