多模态荧光-太赫兹双通道成像系统、成像方法及算法技术方案

本发明专利技术涉及一种多模态荧光

【技术实现步骤摘要】
多模态荧光
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太赫兹双通道成像系统、成像方法及算法


[0001]本专利技术涉及光学成像
，尤其涉及到一种多模态荧光
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太赫兹双通道成像系统、成像方法及算法。

技术介绍

[0002]分子影像学是利用影像学手段研究在体条件下细胞内的正常或病理状态分子过程，在分子或细胞水平反映生物体生理、病理变化，为疾病过程在体监测、基因治疗在体示踪、在体疗效评测和功能分子在体活动规律研究提供新的技术，具有无创、实时、在体、精细显像，高度灵敏、高度特异性等优点，采用分子影像技术能够在在肿瘤发生初期进行早期特异性检测和有效的靶向治疗，可以根据病人本身情况实施个性化诊断和个性化治疗方案。
[0003]分子影像技术主要包括光学成像(optical imaging)、核磁共振成像(MRI)、超声成像(US)、X
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射线计算机断层扫描成像(CT)、正电子发射性计算机断层成像(PET)和单光子发射型计算机断层成像技术(SPECT)。以上每种影像学技术都有它们各自的特点，如光学成像的灵敏度虽高，成像速度虽快但组织穿透力差；MRI虽然具有良好的软组织分辨能力，但其灵敏度较差；PET和SPECT灵敏度虽高，但空间分辨率较低，可能会导致结果呈假阳性或假阴性，且辐射会给病人造成一定的危害。因此单一的成像模式均会存在明显的不足。
[0004]为了克服单一成像模式的不足，融合多种成像技术的优点，利用两种或多种成像模式对同一物体进行成像的模态分子影像技术已成为肿瘤分子影像学发展的重要趋势，通过将不同模式信号综合集成应用，获得更加全面精确的诊断信息。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术的不足，提供一种多模态荧光
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太赫兹双通道成像系统、成像方法及算法，可以实现对生物样本的荧光成像和太赫兹成像，以便对两种成像的图像进行叠加处理，通过将荧光和太赫兹的信号综合集成应用，获得更加全面精确的诊断信息。
[0006]本专利技术是通过如下技术方案实现的，提供一种多模态荧光
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太赫兹双通道成像系统，包括传送机构和壳体，以及设置在壳体内的样品台、荧光检测模块和太赫兹检测模块，荧光检测模块和太赫兹检测模块均与壳体相对固定设置，所述传送机构与样品台连接，且传送机构将样品台移动至荧光检测模块的检测位和太赫兹检测模块的检测位。
[0007]本方案通过设置壳体，方便实现避光，通过设置的样品台，方便放置样品，通过荧光检测模块实现荧光成像，通过太赫兹检测模块实现太赫兹成像；将荧光检测模块和太赫兹检测模块固定设置，通过传送机构的动作移动样品，实现样品在荧光成像与太赫兹成像之间的切换，代替移动荧光检测模块或太赫兹检测模块的方式切换采集通道，避免了由于光路移动而产生的误差。
[0008]作为优化，所述传送机构包括固设于壳体底部的Y向导轨、滑接于Y向导轨的滑座和驱动所述滑座沿Y向导轨移动的第一驱动装置。本优化方案通过第一驱动装置驱动滑座移动，实现了样品沿Y向的位置调整，结构简单，使用方便。
[0009]作为优化，所述滑座上安装有载物台和驱动载物台沿Z向移动的第二驱动装置。本优化方案通过第二驱动装置驱动载物台沿Z向移动，实现了样品沿Z向的位置调整，增加了调节维度，进一步提高了使用的方便性。
[0010]作为优化，载物台上安装有与样品台固接的滑架，以及驱动滑架沿X向移动的第三驱动装置。本优化方案通过第三驱动装置驱动滑架移动，从而实现了对样品X向的位置调整，实现了样品在三维空间的位置调整，使用更加方便，通用性更强。
[0011]作为优化，第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置均为丝杠
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滑块机构，丝杠
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滑块机构中的丝杠连接驱动电机。本优化方案的驱动装置均采用丝杠
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滑块机构，结构简单，便于控制滑块的位移，提高样品位置的调整精度。
[0012]本方案还提供一种使用上述多模态荧光
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太赫兹双通道成像系统进行的成像方法，包括如下步骤：
[0013]1、将样品放置在样品台上，根据组织样品荧光标记物的特定波长调整光源中滤光片的种类，并控制光强；调整CCD焦点使其采集图像数据尽可能清晰，并完善曝光时间等参数，从而取得荧光图像；然后通过传送机构使样品台移动至太赫兹成像模块的检测位，通过软件所显示的实时tds光谱鉴别样品是否进入检测焦点，待完成后开启太赫兹图像扫描程序，并通过软件分析所得的数据从而进行图像重建处理；具体的，太赫兹QCL光源发射太赫兹波，从下端射出到右端的曲面偏振镜，进行会聚及反射，太赫兹波反射至左侧曲面偏振镜15，进行二次会聚及反射，此时太赫兹波竖直向下，穿过样品台上的样品入射至下方的太赫兹探测器，进行太赫兹检测与分析；
[0014]2、将得到的太赫兹图像和荧光图像通过图像处理软件进行处理，处理步骤包括图像去噪、图像重建分析、边界设定；然后通过软件勾画出太赫兹图像和荧光图像的差异区域作为感兴趣区，提取感兴趣区的数据，与真实样本图像进行比对。
[0015]本方案还提供一种使用上述多模态荧光
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太赫兹双通道成像系统进行的成像算法，所述成像算法采用Lucy
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Richardson算法进行太赫兹与荧光图像的超分辨率重建，具体如下，
[0016]假设原始的图像为l(x,y)，要恢复的高分辨率图像为h(x,y)；该算法假设l(x,y)和h(x,y)存在以下线性关系：
[0017][0018]其中，p(x,y)为系统的点扩散函数，n(x,y)为加性噪声，表示线性卷积运算；假设图像服从Poission分布，采用最大似然法对点扩散函数高分辨率图像为h(x,y)进行估计，其估计迭代方程为：
[0019][0020]其中，和分别为卷积运算和相关运算，k为迭代次数；当k不断增大，h
(k+1)
依概率收敛于h，从而恢复出原始图像。
[0021]本专利技术的有益效果为：将传送机构、样品台、荧光检测模块和太赫兹检测模块集中布置在壳体内，在保证灵敏度的情况下实现模块化与集成化；采用样品的移动进行双通道采集，取代了电机带动光学模块的方式来切换采集通道，以避免光路移动产生的误差；可以应用于细胞/组织培养基样本、生物组织切片样本以及活体样本，以便同时对两种成像的图
像进行叠加处理，通过将荧光和太赫兹的信号综合集成应用，获得更加全面精确的诊断信息；样品的位置精度高，单次采样即可满足精度要求，大大缩短了检测时间。
附图说明
[0022]图1为本专利技术结构示意图(不含壳体)；
[0023]图2为太赫兹检测模块结构示意图；
[0024]图3为太赫兹检测模块发射源发射路线示意图；
[0025]图4为太赫兹检测模块主视图；
[0026]图5为太赫兹检测模块侧视图；
[0027]图6为太赫兹检测模块俯视图；
[0028]图7为荧光检测模块结构示意图；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模态荧光
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太赫兹双通道成像系统，其特征在于：包括传送机构和壳体，以及设置在壳体内的样品台、荧光检测模块和太赫兹检测模块，荧光检测模块和太赫兹检测模块均与壳体相对固定设置，所述传送机构与样品台连接，且传送机构将样品台移动至荧光检测模块的检测位和太赫兹检测模块的检测位。2.根据权利要求1所述的一种多模态荧光
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太赫兹双通道成像系统，其特征在于：所述传送机构包括固设于壳体底部的Y向导轨、滑接于Y向导轨的滑座和驱动所述滑座沿Y向导轨移动的第一驱动装置。3.根据权利要求2所述的一种多模态荧光
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太赫兹双通道成像系统，其特征在于：所述滑座上安装有载物台和驱动载物台沿Z向移动的第二驱动装置。4.根据权利要求3所述的一种多模态荧光
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太赫兹双通道成像系统，其特征在于：载物台上安装有与样品台固接的滑架，以及驱动滑架沿X向移动的第三驱动装置。5.根据权利要求4所述的一种多模态荧光
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太赫兹双通道成像系统，其特征在于：第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置均为丝杠
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滑块机构，丝杠
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滑块机构中的丝杠连接驱动电机。6.一种使用权利要求1～5任一项所述一种多模态荧光
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太赫兹双通道成像系统进行的成像方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将样品放置在样品台上，根据组织样品荧光标记物的特定波长调整光源中滤光片的种类，并控制光强；调整CCD焦点使其采集图像数据尽可能清晰，并完善曝...

【专利技术属性】
技术研发人员：马骏驰，邱建峰，谷燕如，马德鹏，路伟钊，侯坤，
申请(专利权)人：山东第一医科大学山东省医学科学院，
类型：发明
国别省市：