多光谱荧光三维断层成像装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种多光谱荧光三维断层成像装置，属于分子影像技术领域。该装包括：用于从目标活体获取多光谱荧光图像的荧光成像系统以及数据分析处理装置；其中，所述多光谱荧光图像的数据和所述目标活体中同时使用的多种荧光试剂的原始荧光光谱输入至所述数据分析处理装置，所述数据分析处理装置用于基于所述原始荧光光谱对所述多光谱荧光图像的数据进行多光谱荧光的三维光学断层成像计算分析处理、以重建三维荧光图像。该3D断层成像装置的3D荧光图像准确性和真实性较好，并且用户在3D断层成像过程的操作简单。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于分子影像
，涉及突光分子断层成像(FluorescenceMolecular Tomography, FMT),尤其涉及基于多光谱突光图像且不使用多光谱分离过程(unmixing process)来进行三维断层成像(3D tomography)装置。
技术介绍
非入侵式的分子或细胞级的成像技术研究正对普通组织和疾病组织的生物学理解产生革命性影响，并在基因治疗、免疫学、药品研发以及癌症研究和治疗等领域起着非常重要的作用。其中，活体荧光成像技术是采用特定波长的激发光激发荧光分子产生荧光、并 通过图像重建提供目标的位置信息(例如深度信息)和对目标物进行成像，该成像技术正逐渐成熟并称为生物医学研究的关键技术。活体荧光成像
首先发展了二维成像技术，在二维成像过程中，需要考虑生物体内不同光谱的多个荧光之间的串扰以及生物的体表(或者体内食物等)的自发荧光效应的影响。因此，在获得体内目标组织的二维荧光成像时，必须采用光谱分离处理(或者称为去混合处理)来去除该串扰和自发荧光效应的影响，从而获得每个荧光团(由对应注入体内的荧光试剂形成)的2D分离荧光图像。图I所示为使用光谱分离处理技术获得目标荧光的二维荧光成像过程。首先，如图I (a)所示，输入使用不同滤光片获得的图像，其中，五个图像是在不同波长的光源条件下获得。进一步，如图I (b)所示，基于光谱图，对某一像素点(图I中的示例像素点)，确定噪音荧光、皮毛荧光和目标荧光团分别对该像素点的强度贡献比例。进一步，如图I (C)所示，重复以上过程，对所有像素点进行重复处理。最后，如图I (d)所示，按照贡献比例得到分离的2D荧光图像(或称为2D分离荧光图像)，在该实例中，得到了噪音荧光的2D荧光图像、毛皮的2D荧光图像和目标荧光团的2D荧光图像。以上的2D突光成像也适用于多光谱的2D突光成像(multispectraltwo-dimension fluorescence imaging)。随着研究水平的提高，二维荧光成像已经不能满足科研、医疗的需要，因为所有的生命现象基本不是发生在二维水平。要获取完整丰富的生物学数据，必须在三维水平进行成像、观测及分析，因此，荧光分子断层成像被研究用来进行3D断层成像。在进行生物荧光的3D断层成像时，如果生物体内的荧光团为一个(单光谱)时，其可以直接基于单光谱荧光的3D光学断层成像计算分析得到3D荧光图像，但是，在荧光成像应用中，针对不同器官，通常注射不同的荧光剂，从而在生物体内形成多个不同光谱的荧光团。因此，进一步提出了多光谱荧光3D断层成像技术。美国专利申请号为US2008/0103390、名称为 “Apparatus and methods forfluorescence guided surgery”的专利中公开了基于光谱分离处理的2D突光图像实现多光谱荧光3D断层成像方法，其采用目标荧光团的分离处理后的2D荧光图像、再分别进行单光谱荧光的3D光学断层成像计算分析来进行3D荧光图像重建。但是，基于这种方法获得的3D荧光图像需要多次进行3D荧光图像重建计算，并且准确度和真实性较差，大大限制了多光谱荧光3D断层成像方法的应用。
技术实现思路
本技术的目的是，提高多光谱荧光3D断层成像的准确度和/或真实性。为实现以上目的或者其他目的，本技术提供以下技术方案按照本公开的一方面，提供一种多光谱突光三维断层成像方法，在该方法中，从目标活体获取多光谱荧光图像，并且基于所述目标活体中同时使用的多种荧光试剂的原始荧光光谱，对所述多光谱荧光图像的数据进行多光谱荧光的三维光学断层成像计算分析处理，以重建三维荧光图像。按照一实施例的多光谱荧光三维断层成像方法，所述原始荧光光谱可以从相应所述荧光试剂的销售商获取，或者可以对荧光试剂置于荧光成像系统中实验测量得出。所述多光谱荧光图像包括多种荧光试剂和自发荧光体所发出的荧光信号。所述多种荧光试剂之间可以具有部分原始光谱交叠的特性。按照又一实施例的多光谱荧光三维断层成像方法，还包括归一化处理步骤将多光谱荧光图像中的每个像素的像素值转换为同一物理单位来表示。在之前所述任意实施例的多光谱荧光三维断层成像方法中，在所述归一化处理步骤之前，对获取所述多光谱荧光图像时所使用的滤光片进行激发光强度的测量。按照还一实施例的多光谱荧光三维断层成像方法，还包括补偿步骤对不同滤光片所产生的镜片扭曲进行补偿。在之前所述任意实施例的多光谱荧光三维断层成像方法中，所述原始荧光光谱根据所述目标活体中同时使用的荧光试剂对应选择得到。在之前所述任意实施例的多光谱荧光三维断层成像方法中，在多光谱荧光的三维光学断层成像计算分析处理中，计算所述光谱在光传播期间的变化。按照本公开的又一方面，提供一种多光谱荧光三维断层成像装置，其包括荧光成像系统，其用于从目标活体获取多光谱荧光图像；和数据分析处理装置；其中，所述多光谱荧光图像的数据和所述目标活体中同时使用的多种荧光试剂的原始荧光光谱输入至所述数据分析处理装置，所述数据分析处理装置用于基于所述原始荧光光谱对所述多光谱荧光图像的数据进行多光谱荧光的三维光学断层成像计算分析处理、以重建三维荧光图像。按照一实施例的多光谱荧光三维断层成像装置，其中，所述荧光成像系统还用于实验测量得出所述荧光试剂的原始荧光光谱。按照又一实施例的多光谱荧光三维断层成像装置，其中，所述荧光成像系统中设置有滤光片和校准模块，所述校准模块用于执行将多光谱荧光图像中的每个像素的像素值转换为同一物理单位来表示的归一化处理。在之前所述任意实施例的多光谱荧光三维断层成像装置中，所述校准模块用于对所述滤光片进行激发光强度的测量。按照还一实施例的多光谱荧光三维断层成像装置，其中，所述数据分析处理装置包括处理器，和存储器；其中，所述荧光成像系统获取的所述多光谱荧光图像的数据输入至所述处理器中以进行所述多光谱荧光的三维光学断层成像计算分析处理，所述原始荧光光谱存储至所述存储器。在之前所述任意实施例的多光谱荧光三维断层成像装置中，所述数据分析处理装置还包括显示和输入终端，其至少用于根据所述目标活体中同时使用的荧光试剂对应选择所述原始荧光光谱。本技术的技术效果是，该多光谱荧光3D断层成像方法及其成像装置中，避免使用用户定义的体表荧光光谱和分离处理过程，而是直接使用多光谱荧光图像数据和原始荧光光谱进行多光谱荧光的3D光学断层成像计算分析处理，最终获得的3D荧光图像准确性和真实性较好，并且用户在3D断层成像过程的操作简单。附图说明从结合附图的以下详细说明中，将会使本技术的上述和其他目的及优点更加完全清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。图I所示为使用光谱分离处理技术获得目标荧光的二维荧光成像过程。图2所示为按照本技术一实施例的多光谱荧光3D断层成像方法的基本流程示意图。图3所示为按照本技术一实施例的多光谱荧光3D断层成像装置的结构示意图。具体实施方式下面介绍的是本技术的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本技术的基本了解，并不旨在确认本技术的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本技术的技术方案，在不变更本技术的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多光谱荧光三维断层成像装置，其特征在于，包括：荧光成像系统，其用于从目标活体获取多光谱荧光图像；和数据分析处理装置；其中，所述多光谱荧光图像的数据和所述目标活体中同时使用的多种荧光试剂的原始荧光光谱输入至所述数据分析处理装置，所述数据分析处理装置用于基于所述原始荧光光谱对所述多光谱荧光图像的数据进行多光谱荧光的三维光学断层成像计算分析处理、以重建三维荧光图像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：Y戈立克，王芳林，杨敏，
申请(专利权)人：锐珂上海医疗器材有限公司，
类型：实用新型
国别省市：