一种基于EMCCD旋转的荧光断层成像系统及其成像方法技术方案

本发明专利技术涉及医学影像技术领域，具体涉及一种基于EMCCD旋转的荧光断层成像系统，通过在单平面内的移动来获取多个角度多个位置的荧光散射光学断层成像，实验操作简单，器材造价低，在较短的时间内可以获取更多的有用成像信息，并大幅度提高了所成实验图像的质量；本发明专利技术的实验机械结构很好的弥补了单角度系统采集信息量少，多角度系统结构复杂和操作不便利等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医学影像
，具体涉及一种基于EMCCD旋转的荧光断层成像系统及方法。
技术介绍
荧光扩散光学断层成像方法(FDOT)是DOT技术的直接延伸与发展，与传统的成像方法相比，系统结构简单，成本低，无电离辐射危害。它具有DOT在三维测量以及成像深度上的优势，同时又发挥荧光剂对癌变组织的高灵敏和特异性优势。在分子成像领域有着重要的作用。FDOT在用于小动物活体实验时，采用荧光剂—吲哚菁绿(ICG)对肿瘤细胞进行标记，荧光剂会附着于在肿瘤细胞上，在正常组织部分会随血液循环清除，从而提高了肿瘤区域与正常区域的荧光对比度，通过重建最终能分辨出肿瘤组织。FDOT应用于小动物成像中，可以准确定位病变部位，为FDOT重建提供较好的位置信息，减少了重建问题中需要的数据量，降低了问题的病态性提高了重建图像质量。这套系统的实现，可以准确地提供关于肿瘤组织的位置信息。荧光散射光学断层成像目前存在的最大问题是在单平面内扫描多个位置图像或旋转获得多个位置成像，成像耗时长，成像质量不高，实验器材造价高等问题，而且其成像依赖于肿瘤组织与正常组织的内源性光学对比，测量数据远小于待重建的参数数据量，因此重建本身是一个欠定性病
态问题。单角度FDOT系统由于其只能采集到单个角度的成像信息，导致成像质量不高。现有的多角度FDOT系统结构复杂造价成本高，实验操作复杂。
技术实现思路
为克服上述缺陷，本专利技术的目的即在于提供一种基于EMCCD旋转的荧光断层成像系统及方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术是一种基于EMCCD旋转的荧光断层成像系统，包括：弧形导轨，所述弧形导轨上接有直线导轨，所述直线导轨的两末端分别与弧形导轨相接，所述直线导轨上设置有载物台，所述载物台用于放置待测物品；所述弧形导轨与直线导轨连接处设置有支架，所述支架上设有EMCCD相机，所述EMCCD相机朝向载物台，所述载物台和EMCCD相机之间设置有滤光片；该系统还包括激光源，所述激光源设置在EMCCD相机、滤光片和待测物品所在的光路上。进一步，还包括位移台，所述激光源活动设置在所述位移台上。更进一步的，所述滤光片有多个，所述滤光片可旋转的设置在滤光簇上，所述滤光簇与所述支架固定连接。作为一种改进，还包括控制模块，所述控制模块分别与位移台、滤光簇、支架和EMCCD相机连接，用于对上述组件进行位置控制，以及数据采集和分析。作为进一步改进，所述位移台驱动激光源在固定垂直平面内按照横纵坐标N＊N点阵移动。一种基于EMCCD旋转的荧光断层成像方法，包括以下步骤：配置各项参数；开启EMCCD相机，将待测物品放置载物台，调节滤光片和激光源，确保都处在同一光路上，调节好后，打开激光源开始采集激光图像；采集激光图像，将滤光簇转至无滤光片，EMCCD相机前后或沿导轨移动采集激光图像。进一步的，所述配置系统的各项参数步骤具体包括：调节EMCCD相机位置，使EMCCD相机距载物台距离达到预设值，将载物台与激光源位置调节为预设距离，使滤光片位于载物台上方，选择预定波长滤光片，设置激光源的波长和频率。更进一步的，所述采集激光图像还包括：控制位移台驱动激光源按照N＊N点阵移动，每移动一个位置通过控制EMCCD相机前后或沿导轨移动采集激光图像。作为一种改进，当激光源沿原所在光路按N＊N点阵运动采集激光图像完毕后，将激光源返回到原点，选择预定长滤光片，以激光源所在光路顺时针或逆时针转动45度，并沿所在光路按N＊N点阵运动，用EMCCD相机像各采集一次激光图像。具体的，所述预定波长滤光片为820nm以上波长滤光片；所述激光源波长为788nm、频率为0.25Hz，所述N＊N点阵具体为5＊5点阵，所述点阵之间距离为2mm，所述EMCCD相机距载物台距离为40cm，所述载物台距激光源位置为5cm。本专利技术的一种基于EMCCD旋转的荧光断层成像系统，通过在单平面内的移动来获取多个角度多个位置的荧光散射光学断层成像，实验操作简单，器材造价低，在较短的时间内可以获取更多的有用成像信息，并大幅度提高了所成实验图像的质量；本专利技术的实验机械结构很好的弥补了单角度系统采集信息量少，多角度系统结构复杂和操作不便利等问题。附图说明为了易于说明，本专利技术由下述的较佳实施例及附图作详细描述。图1为本专利技术一种基于EMCCD旋转的荧光断层成像系统的一个角度的整体结构示意图；图2为本专利技术一种基于EMCCD旋转的荧光断层成像系统的另一个角度的整体结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。目前FDOT系统中，成像依赖于肿瘤组织与正常组织之间的内源性光学对比，重建是一个严重的欠定性病态问题，会造成图像重建后空间分辨率的退化和量化度的降低，影响了该技术在临床上的应用。针对这些缺点，本专利技术主要采用了以下方法进行弥补：1.与CT成像模式结合，以便FDOT所提供的图像可以与CT图像进行比较和处理，获得可靠的“先验”信息，来约束重建范围，并借助于CT图像所提供的空间结构更直观准确地呈现出来。2.增加测量的数据量，进行多个波长的测量，提高重建的分辨率和量化度。3.本专利技术设计的实验机械结构很好的弥补了单角度系统采集信息量少，多角度系统结构复杂和操作不便利等问题。本专利技术的目的具体通过以下技术方案来实现：请参阅图1至图2，一种基于EMCCD旋转的荧光断层成像系统，包括：弧形导轨6，所述弧形导轨6上接有直线导轨5，所述直线导轨5的两末端分别与弧形导轨6相接，所述直线导轨5上设置有载物台2，所述载物台2用于放置待测物品；所述弧形导轨6与直线导轨5连接处设置有支架，所述支架上设有EMCCD相机4，所述EMCCD相机4朝向载物台2，所述载物台2和EMCCD相机4之间设置有滤光片3；该系统还包括激光源1，所述激光源1设置在EMCCD相机4、滤光片3和待测物品所在的光路上。进一步，还包括位移台7，所述激光源1活动设置在所述位移台7上。更进一步的，所述滤光片3有多个，所述滤光片3可旋转的设置在滤光簇上，所述滤光簇与所述支架固定连接。作为一种改进，还包括控制模块，所述控制模块分别与位移台7、滤
光簇、支架和EMCCD相机4连接，用于对上述组件进行位置控制，以及数据采集和分析。作为进一步改进，所述位移台7驱动激光源1在固定垂直平面内按照横纵坐标N＊N点阵移动。一种基于EMCCD旋转的荧光断层成像方法，包括以下步骤：配置各项参数；开启EMCCD相机4，将待测物品放置载物台2，调节滤光片3和激光源1，确保都处在同一光路上，调节好后，打开激光源1开始采集激光图像；采集激光图像，将滤光簇转至无滤光片3，EMCCD相机4前后或沿导轨移动采集激光图像。进一步的，所述配置系统的各项参数步骤具体包括：调节EMCCD相机4位置，使EMCCD相机4距载物台2距离达到预设值，将载物台2与激光源1位置调节为预设距离，使滤光片3位于载物台2上方，选择预定波长滤光片3，设置激光源1的波长和频率。更进一步的，所述采集激光图像还包括：控制位移台7驱动激光源1按照N＊N点阵移动，每移动一个位置通过控制EMCCD相机4前后或沿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于EMCCD旋转的荧光断层成像系统，其特征在于，包括：弧形导轨，所述弧形导轨上接有直线导轨，所述直线导轨的两末端分别与弧形导轨相接，所述直线导轨上设置有载物台，所述载物台用于放置待测物品；所述弧形导轨与直线导轨连接处设置有支架，所述支架上设有EMCCD相机，所述EMCCD相机朝向载物台，所述载物台和EMCCD相机之间设置有滤光片；该系统还包括激光源，所述激光源设置在EMCCD相机、滤光片和待测物品所在的光路上。

【技术特征摘要】
1.一种基于EMCCD旋转的荧光断层成像系统，其特征在于，包括：弧形导轨，所述弧形导轨上接有直线导轨，所述直线导轨的两末端分别与弧形导轨相接，所述直线导轨上设置有载物台，所述载物台用于放置待测物品；所述弧形导轨与直线导轨连接处设置有支架，所述支架上设有EMCCD相机，所述EMCCD相机朝向载物台，所述载物台和EMCCD相机之间设置有滤光片；该系统还包括激光源，所述激光源设置在EMCCD相机、滤光片和待测物品所在的光路上。2.如权利要求1所述的基于EMCCD旋转的荧光断层成像系统，其特征在于，还包括位移台，所述激光源活动设置在所述位移台上。3.如权利要求2所述的基于EMCCD旋转的荧光断层成像系统，其特征在于，所述滤光片有多个，所述滤光片可旋转的设置在滤光簇上，所述滤光簇与所述支架固定连接。4.如权利要求3所述的基于EMCCD旋转的荧光断层成像系统，其特征在于，还包括控制模块，所述控制模块分别与位移台、滤光簇、支架和EMCCD相机连接，用于对上述组件进行位置控制，以及数据采集和分析。5.如权利要求4所述的基于EMCCD旋转的荧光断层成像系统，其特征在于，所述位移台驱动激光源在固定垂直平面内按照横纵坐标N＊N点阵移动。6.一种基于EMCCD旋转的荧光断层成像方法，其特征在于，包括以下步骤：配置各项参数；开启EMCCD相机，将待测物品放置载物台，调节滤光片和激光源，确保都...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昳丽，符吉祥，李栓，刘云，储大为，江帆，谢耀钦，王磊，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44