一种基于放射荧光材料涂板的医用放射性核素成像系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于放射荧光材料涂板的医用放射性核素成像系统包括：能量转换板，探测装置，控制成像装置，避光暗箱；采用CCD相机配合放射荧光材料涂板实现医用放射性核素药物成像，相对于临床/预临床普遍使用的PET和SPECT技术和γ相机等核医学成像装置较大幅度降低了设备建造与维护成本，降低了核医学成像研究的门槛，同时相对于PET和SPECT成像方法降低了系统成本，便于推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种成像系统，属于医用领域，具体的指一种基于放射荧光材料涂板的医用放射性核素成像系统。
技术介绍
放射性核素药物成像技术作为一种影像学技术，是指将放射性核素或放射性核素标记的某种化合物引入(静脉注射或口服)生物体，利用生物体的某些组织或器官所具有的选择性吸收或浓聚放射性化合物的功能，待所引入的放射性核素药物在生物体内特定部位汇聚后，对生物体内放射性核素药物进行成像的技术。目前，临床上广泛使用正电子发射型计算机断层显像(PositronEmissionComputedTomography，简称PET)和单光子发射计算机断层显像(Single-PhotonEmissionComputedTomography，简称SPECT)来对生物体内的放射性核素药物进行成像：通过探测放射性核素药物在衰变时产生的γ射线并进行一系列计算，最终获得放射性核素药物在生物体内的空间位置分布信息。截至目前，PET和SPECT仍是治疗、研究、监测生物体内肿瘤的发展发生机制强有力的工具。然而，无论是PET还是SPECT，其使用成本都比较昂贵，这极大的限制了放射性核素药物成像技术在基础医学研究领域的广泛使用。切伦科夫荧光成像(CerenkovLuminescenceImaging,简称CLI)是一种新兴的放射性核素药物成像技术，该技术通过使用光学成像设备来探测放射性核素药物在核衰变的过程中产生的可见光和近红外光信号，进而对生物体内的放射性核素药物进行显像。相比PET和SPECT技术，CLI技术成本低廉、成像快速且易于操作。然而，CLI技术只能采集到放射性核素药物所发出的切伦科夫荧光信号在生物体表面的光学分布信息，无法描述放射性核素药物在生物体内部的空间位置分布信息。为了获得放射性核素药物在生物体内的空间位置分布信息，研究者们基于CLI技术提出了切伦科夫断层成像(CerenkovLuminescenceTomography，简称CLT)技术。如中国科学院自动化所田捷团队在其专利技术专利申请文件“基于切伦科夫效应的断层成像方法”，申请号为201080059913.0的PCT专利中提出了一种CLT方法，通过采用高阶简化球谐近似模型和迭代半阈值算子相耦合的方法，实现了放射性核素药物在生物体内部分布的二维断层成像。但是，该成像方法是建立在放射性核素药物衰变时发出的切伦科夫荧光信号能够穿过生物组织到达生物体表面而被光学成像设备探测到的基础上。作为放射性核素药物衰变时的次级产物，切伦科夫荧光信号强度很弱，再加上生物组织对切伦科夫荧光信号的衰减影响比较严重，所以，当放射性核素药物位于生物体较深位置时，切伦科夫荧光信号难以到达生物体表被光学设备所探测到。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于放射荧光材料涂板的医用放射性核素成像系统，以解决现有技术中切伦科夫荧光成像中切伦科夫荧光信号难以到达生物体表被光学设备所探测到的问题，同时相对于PET和SPECT成像方法降低了系统成本。为了实现上述目的，本专利技术提供一种基于放射荧光材料涂板的医用放射性核素成像系统包括：能量转换板，用于将医用放射性核素衰变时产生的高能射线转变为放射荧光信号；探测装置，用于将能量转换板发出的放射荧光信号以及生物体表面的白光信号转化为电信号；控制成像装置，用于对所述转换后的电信号进行后续处理，获得生物体内医用放射性核素对应于其表面的二维位置信息和分布信息，所述控制成像装置与所述探测装置连接，；避光暗箱，连接所述能量转换板和探测装置，避免放射荧光信号由能量转换板传递到探测装置过程受到外界光学信号的干扰。其中，所述能量转换板包括放射荧光材料涂板和铅孔准直板，所述放射荧光材料涂板与铅孔准直板紧密贴合。其中，所述探测装置包括成像透镜以及面阵探测器，所属放射荧光信号以及白光信号经过成像透镜聚焦至所述面阵探测器，所述面阵探测器将光学信号转化为电信号传输至所述控制成像装置。其中，所述控制成像装置包括面阵探测器控制卡以及与其相连接的计算机，所述面阵探测器控制卡与面阵探测器相连接。其中，所述面阵探测器为CCD相机或CMOS相机。其中，所述能量转换板的一面位于所述探测装置中成像透镜的焦平面上。一种基于放射荧光材料涂板的医用放射性核素成像系统的成像方法，包括以下步骤：(1)白光图像采集阶段：(1a)将能量转换板从避光暗箱上移除；(1b)生物体表的白光信号经过所述成像透镜聚焦至所述面阵探测器；(1c)所述面阵探测器将光信号转化为电信号传输至控制成像装置，获得生物体表的白光图像；(2)放射荧光图像采集阶段：(2a)将所述能量转化板安装在避光暗箱与所述探测装置相对应的一侧；(2b)生物体内部的医用放射性核素衰变产生的高能射线经过所述铅孔准直板到达放射荧光材料涂板，激发放射荧光材料发出放射荧光；(2c)所述放射荧光经过所述成像透镜聚焦至所述面阵探测器；(2d)所述面阵探测器将放射荧光信号转化为电信号传输至控制成像装置，获得放射荧光图像；(3)图像融合阶段：将步骤(1c)和步骤(2d)所采集到的白光图像和放射荧光图像，在计算机上进行图像去噪和融合处理，得道融合图像；(4)获取医用放射性核素的位置和分布信息：基于步骤(3)得到的融合图像，获得生物体内医用放射性核素对应于其表面的二维位置信息和分布信息。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术采用CCD相机配合放射荧光材料涂板实现医用放射性核素药物成像，相对于临床/预临床普遍使用的PET和SPECT技术和γ相机等核医学成像装置较大幅度降低了设备建造与维护成本，降低了核医学成像研究的门槛；2、本专利技术采用了较低成本的CCD相机配合放射荧光材料涂板实现医用放射性核素药物成像，相对于临床/预临床普遍使用的PET和SPECT技术和γ相机等核医学成像装置，损失了一定的灵敏度以及成像精度，但和现有的CLI技术相比，由于探测的是由具有极高生物组织穿透性的高能射线激发所得的放射荧光，而且该类射线在生物组织中传播时几乎不会发生传输方向的变化，所以本专利技术的灵敏度以及成像精度会高于现有的CLI技术。附图说明图1本专利技术系统组成示意图；图2为本专利技术成像系统使用方法的流程图；图3为本专利技术实施例的预临床实验结果。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术作详细的说明。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，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，一种基于放射荧光材料涂板的医用放射性核素成像系统包括：能量转换板1，用于将医用放射性核素衰变时产生的高能射线转变为放射荧光信号；探测装置2，用于将所述能量转换板1发出的放射荧光信号以及生物体表面的白光信号转化为电信号；控制与成像装置3，与所述探测装置2连接，用于对所述转换后的电信号进行后续处理，获得生物体内医用放射性核素对应于其表面的二维位置信息和分布信息；避光暗箱4，连接能量转换板1和探测装置2，避免放射荧光信号由能量转换板传递到探测装置过程受到外界光学信号的干扰。需要说明的是，所属能量转换板1，包括放射荧光材料涂板11和铅孔准直板12，其中，铅孔准直板12和放射荧光材料涂板11紧密贴合在一起。需要说明的是，所属探测装置2，包括成像透镜21以及面阵探测器2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于放射荧光材料涂板的医用放射性核素成像系统，其特征在于，所述系统包括：能量转换板，用于将医用放射性核素衰变时产生的高能射线转变为放射荧光信号；探测装置，用于将能量转换板发出的放射荧光信号以及生物体表面的白光信号转化为电信号；控制成像装置，用于对所述转换后的电信号进行后续处理，获得生物体内医用放射性核素对应于其表面的二维位置信息和分布信息，所述控制成像装置与所述探测装置连接，；避光暗箱，连接所述能量转换板和探测装置，避免放射荧光信号由能量转换板传递到探测装置过程受到外界光学信号的干扰。

【技术特征摘要】
1.一种基于放射荧光材料涂板的医用放射性核素成像系统，其特征在于，所述系统包括：能量转换板，用于将医用放射性核素衰变时产生的高能射线转变为放射荧光信号；探测装置，用于将能量转换板发出的放射荧光信号以及生物体表面的白光信号转化为电信号；控制成像装置，用于对所述转换后的电信号进行后续处理，获得生物体内医用放射性核素对应于其表面的二维位置信息和分布信息，所述控制成像装置与所述探测装置连接，；避光暗箱，连接所述能量转换板和探测装置，避免放射荧光信号由能量转换板传递到探测装置过程受到外界光学信号的干扰。2.根据权利要求1所述的一种基于放射荧光材料涂板的医用放射性核素成像系统，其特征在于，所述能量转换板包括放射荧光材料涂板和铅孔准直板，所述放射荧光材料涂板与铅孔准直板紧密贴合。3.根据权利要求1所述的一种基于放射荧光材料涂板的医用放射性核素成像系统，其特征在于，所述探测装置包括成像透镜以及面阵探测器，所属放射荧光信号以及白光信号经过成像透镜聚焦至所述面阵探测器，所述面阵探测器将光学信号转化为电信号传输至所述控制成像装置。4.根据权利要求1所述的一种基于放射荧光材料涂板的医用放射性核素成像系统，其特征在于，所述控制成像装置包括面阵探测器控制卡以及与其相连接的计算机，所述面阵探测器控制卡与面阵探测器相连接。5.根据权利要求1所述的一种基于放射荧光材料涂板的医用放射性核素...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹欣，康飞，贺小伟，薛花，孙怡，卫潇，易黄建，赵凤军，汪静，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61