[发明专利]一种窄束X射线激发的小动物多光谱荧光断层成像系统

权利要求书

1.一种窄束X射线激发的小动物多光谱荧光断层成像系统，其特征在于：它包含锥束X射线发射器(1)、电控平移装置(2)、X射线约束器(3)、固定装置(4)、动物床(5)、反射装置(6)、EMCCD相机(7)、滤波轮(8)、窄带滤波片(9)、步进电机(10)、X射线探测器(11)，锥束X射线发射器(1)的下端设置有电控平移装置(2)，锥束X射线发射器(1)的一端设置有X射线约束器(3)，X射线约束器(3)的后部设置有固定装置(4)，固定装置(4)内设置有动物床(5)，动物床(5)的两侧均设置有反射装置(6)，EMCCD相机(7)垂直设置在动物床(5)的正上方，EMCCD相机(7)与动物床(5)之间设置有滤波轮(8)，滤波轮(8)上均匀设置有数个圆形孔，且圆形孔内设置有窄带滤波片(9)，固定装置(4)的一侧设置有步进电机(10)，且步进电机(10)与动物床(5)相连接，固定装置(4)的后端设置有X射线探测器(11)。

2.根据权利要求1所述的一种窄束X射线激发的小动物多光谱荧光断层成像系统，其特征在于：所述的动物床(5)采用透明的非金属材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种窄束X射线激发的小动物多光谱荧光断层成像系统，其特征在于：所述的反射装置(6)是由反射镜底座(6-1)和双面反射镜(6-2)组成，反射镜底座(6-1)的上端设置有双面反射镜(6-2)。

4.根据权利要求1所述的一种窄束X射线激发的小动物多光谱荧光断层成像系统，其特征在于：它的具体使用方法为：(a)、荧光信号的采集：锥束X射线发射器(1)发出X射线，经X射线约束器(3)成为窄束X射线，窄束X射线打在待成像物体上，此时待成像物体被窄束X射线照射到的薄层内的荧光材受到激发并发出荧光信号，EMCCD相机(7)采集穿透待成像物体以及反射装置(6)反射的待成像物体的三个不同角度的荧光信号形成透射式荧光数据，并传输给计算机，此过程中通过调换窄带滤波片可实现多光谱荧光成像，计算机完成某一特定位置的荧光信号采集之后，由计算机控制电控平移装置(2)移动，移动距离等于或略小于窄束X射线的宽度，一直重复直到移动距离总和等于待成像物体的距离，采集荧光信号的同时，X射线探测器(2)可采集到窄束X射线穿过待成像物体形成的投影数据；(b)、X射线窄束投影数据拼合：将步骤(a)中的窄束X射线形成的投影数据进行拼接，得到待成像物体在同一方向上完整的投影数据；(c)、锥束X射线投影数据的采集：取走X射线约束器(3)，计算机控制锥束X射线发射器(1)发出X射线，穿过待成像物体的X射线经X射线探测器(11)接收，计算机控制X射线探测器(11)采集投影数据，然后由计算机控制动物床(5)旋转，旋转角度可由计算机设定，待动物床(5)完全静止以后再采集投影数据，一直重复直到待成像物体旋转360°；(d)、锥束X射线投影数据三维重建：计算机利用滤波反投影的方法对步骤(b)中X射线探测器(11)收集到的投影数据进行重建，得到待成像物体的三维结构成像；(e)、窄束配合的投影数据与待成像物体的三维结构像配准：将步骤(b)中窄束X射线形成的投影数据与步骤(d)中锥束X射线照射待成像物体的三维结构像进行配准，从而可以确定每个窄束所照射物体的具体位置；(f)、荧光数据的重建：待成像物体内的荧光材料受到窄束X射线照射而激发所在薄层的定位通过步骤(a)中窄束X射线照射待成像物体产生的投影数据与步骤(b)中锥束X射线投影数据的重建得到的待成像物体的三维结构数据配准确定,分别将每次窄束X射线照射到待成像物体激发发出荧光薄层发的荧光数据重建，由此可得到每个薄层内的荧光材料的分布，进而得到待成像物体内部所有发光荧光材料的分布情况；(g)、重建图像的配准融合：对步骤(b)和步骤(c)得到的待成像物体的三维结构成像和荧光材料的三维荧光成像进行配准融合，得到待成像物体的荧光断层成像，从而实现多模态成像。