[发明专利]一种全息荧光分子成像系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光分子成像系统及方法，特别是关于一种利用全息光栅来作为空间滤波和/或光谱滤波器的全息荧光分子成像系统及方法。

背景技术

荧光分子成像技术是近年发展迅速的一种新兴的分子成像技术，在肿瘤检测、药物研发和疾病诊断等领域有着广阔的应用前景。荧光分子成像技术是利用荧光标记物标记小动物体内的特定分子或细胞，采用合适波段和强度的激发光照射被标记的小动物时，小动物体内的荧光标记物受到激发从而发出荧光，通过采用一定的装置检测产生的荧光强度，就可以获得组织内部荧光光学特性的分布图像，从而可以从分子和细胞水平上对正常或异常的生物过程进行空间和时间上的视觉描述。荧光分子成像技术是一种高灵敏度、无电离辐射、非侵入式和低成本的成像方式。

但是，现有的荧光分子成像系统的荧光滤波多采用普通光学滤光片、液晶可调谐滤波器（LCTF）等光谱色散滤波器件，单次信号采集只能获得二维、单光谱的荧光标记物的信息。这使得当系统需要重建出立体的、多光谱的荧光图像时，就必须进行多次扫描且采用复杂的图像重建算法，因此导致现有的荧光分子成像系统耗时长、时间分辨率差、光谱波段少。而在实际应用中，常常需要实现快速的荧光信号的空间、光谱、时间信号的采集，尤其是针对一些快速的、动态变化的药物代谢和多荧光标记物的成像分析，现有的荧光分子成像系统不能满足要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种全息荧光分子成像系统及方法，以实现快速的二维或三维空间重建和光谱特性重建。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种全息荧光分子成像系统，该系统包括一用来放置待成像物体的实验平台，一设置于所述实验平台一侧的激发光照明单元，一设置于所述实验平台另一侧的CCD检测装置，以及一连接所述激发光照明单元和CCD检测装置的计算机，其特征在于，在所述实验平台和CCD检测装置之间设置有一全息荧光滤波单元。在一个优选的实施例中，所述全息荧光滤波单元采用全息光栅作为核心光学器件。在一个优选的实施例中，根据具体实验条件，在所述全息光栅的前后两侧分别间隔设置一聚焦镜组件和一成像透镜。

在一个优选的实施例中，所述激发光照明单元包括激发光源和滤光片轮。

在一个优选的实施例中，所述实验平台为360°旋转实验台。

一种采用上述系统的全息荧光分子成像方法，其包括以下步骤：

步骤1，将待成像物体放置在实验平台上；

步骤2，激发光照明单元发射的激发光传播并照射待成像物体，产生的荧光信号经过全息荧光滤波单元，实现空间滤波和/或光谱滤波；

步骤3，CCD检测装置同时直接获得二维或者三维的荧光标记物分布影像和丰富的多光谱荧光信息，并将其发送到计算机进行数据处理。

在一个优选的实施例中，所述全息荧光滤波单元采用全息光栅作为核心光学器件。

在进行步骤2时，根据具体实验条件，确定并选择所需要的全息光栅，以及在所述全息光栅的前后两侧分别间隔设置一聚焦镜组件和一成像透镜。

在一个优选的实施例中，该成像方法采用透射式荧光成像或反射式荧光成像。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明在小动物实验平台和CCD检测装置之间设置一全息荧光滤波单元作为空间滤波和光谱滤波器件，从而使得CCD检测装置可以同时直接获得三维的荧光标记物空间分布影像和丰富的多光谱荧光信息，因而不需要复杂的图像重建算法和耗时的复杂扫描。

附图说明

以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。

图1是本发明的结构框示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

图1显示了本发明的全息荧光分子成像系统，该系统包括小动物实验平台1，设置于小动物实验平台1一侧的激发光照明单元2，设置于小动物实验平台1另一侧的CCD检测装置3，设置于CCD检测装置3和小动物实验平台1之间的全息荧光滤波单元4，以及分别与激发光照明单元2和CCD检测装置3连接的计算机5。

本发明与现有的荧光分子成像系统的区别在于用全息荧光滤波单元4代替普通荧光滤光片来作为荧光分子成像系统的荧光空间和光谱滤波器件。在本实施例中，全息荧光滤波单元4是一组以全息光栅41为核心的光学组件。同时还可以根据具体实验条件，在全息光栅41的前后两侧分别设置有一聚焦镜组件42和一成像透镜43，其中聚焦镜组件42包含若干聚焦镜。