[发明专利]三维光学分子影像导航系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学分子影像技术领域，尤其涉及一种三维光学分子影像导航系统和方法。

背景技术

分子影像是21世纪最耀眼的科学与技术之一，它是指无损伤地在分子水平上探测生物体内分子，并给出体内分子分布信息的医学影像技术。并被实践证明是一种能够在体可视化分子、基因、细胞水平生物体生理病理变化的影像工具。作为其中一种重要的分子影像成像模态，光学分子影像凭借自身低成本、高通量、非侵入、非接触、非电离辐射、灵敏度高、特异性强等优势已经应用到了肿瘤的早期检测、药物的研发等领域。

光学分子影像技术相比于传统的影像技术，具有如下的优势：其一，光学分子影像技术可将基因表达、生物信号传递等复杂的过程变成直观的图像，使人们能更好地在分子水平上了解疾病的发生、发展机制及过程；其二，能够发现疾病早期的分子变异及病理改变过程；其三，可在活体上连续观察药物或基因治疗的机理和效果。通常，探测生物组织分子的方法分离体探测方法和在体探测方法两种，光学分子影像技术作为一种在体探测方法，其优势在于可以快速、远距离、无损伤地获得生物组织分子的图像。它可以揭示病变的早期分子生物学特征，从而为疾病的早期诊断和治疗提供可能，也为临床诊断引入了新的概念。

激发荧光成像技术是一种光学分子影像技术，激发荧光成像的原理可以描述为：通过生物体外的激发光源，照射生物体内的荧光基团，使其达 到高能量状态，荧光基团吸收光能使得电子跃迁到了激发态，电子从激发态回到基态的过程中会释放出荧光，该荧光较激发光向红端移动，即发射的荧光的波长比激发荧光的波长要长，荧光在组织体内传播并有一部分达到体表，从体表发出的荧光被高灵敏度的探测器接收到，从而形成荧光图像。通常，荧光基团产生的荧光经过生物体内组织的吸收、散射后，到达表面的时候强度已经较弱，这时候，就需要在避光条件良好的暗箱环境中进行成像操作，即利用高灵敏度的CCD相机捕获到达表面的荧光光子，然后通过计算机处理捕获的信号并进行成像。

光学分子影像导航技术就是利用激发荧光成像技术来为成实验操作者提供导航的一种技术，荧光图像和可见光图像的实时融合成像，能够指引成像实验操作者获取荧光区域的二维位置信息。连续动态的三维解剖结构数据成像能够为实验操作者提供深度信息。因而，三维光学分子影像导航系统能够提供二维的图像引导以及三维的图像引导，对于开展实验操作具有很好的辅助作用。

目前现有的成型的光学分子影像导航系统主要提供的是二维的图像信息的引导，采用荧光图像的连续动态成像或者采用荧光图像和可见光图像的融合图像的连续动态成像来为成像实验操作者提供导航，而三维光学分子影像导航系统在提供实时融合成像的同时，还能够提供成像目标解剖结构信息的三维图像。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种三维光学分子影像导航系统和方法，以实现光学荧光图像和可见光图像的实时融合成像来提供二维导航，以及实现三维解剖结构图像连续动态显示来提供三维导航。

为实现上述目的，本发明提供了一种三维光学分子影像导航系统，所述系统包括：系统支撑模块(101)、光源模块(107)、光学信号采集模 块(114)、三维定位模块(122)和计算机模块(125)；

系统支撑模块(101)对系统中的设备进行支撑；

光源模块(107)对成像区域提供光源照射；

光学信号采集模块(114)采集成像区域中的光学信号；

三维定位模块(122)定位探针装置在成像目标中的深度信息；

计算机模块(125)对参数设置和对图像数据进行处理与显示；

所述系统支撑模块(101)通过光源支架(102)与光源模块(107)相连接；系统支撑模块(101)通过光学平台支架(106)与光学信号采集模块(114)相连接；系统支撑模块(101)通过三位定位装置支架(100)与三位定位模块(122)相连接；系统支撑模块(101)通过计算机主机支架(103)和计算机显示器支架(104)与计算机模块(125)相连接。

为实现上述目的，本发明还提供了一种三维光学分子影像导航方法，所述方法包括：

步骤S1：通过系统支撑模块将系统支架和光学平台支架调整到合适的高度；打开计算机主机、计算机显示器、定位装置、同步触发装置、CCD荧光相机、CCD可见光相机、激发荧光光源、可见光光源对成像区域进行照射；