[发明专利]一种近红外二区共径离轴光学-CT双模态成像系统及方法

说明书

本发明公开了一种近红外二区共径离轴光学‑CT双模态成像系统和方法，包括：共径激发模块、信号分离模块、光信号采集模块、CT图像采集模块和数据处理模块。本发明将近红外二区荧光成像与CT成像巧妙耦合在同一系统，近红外二区成像技术可以突破光学信号穿透深度，更好的实现肿瘤的早期检测，结合CT成像可以提供待检测生物体结构信息的优点，可以减小多模态成像在时域和空间中带来的扰动误差，同时获得白光数据，荧光数据，CT投影数据，降低实验难度，减小数据配准出现的误差。

技术领域

本发明属于荧光成像技术领域，涉及一种近红外二区共径离轴光学-CT双模态成像系统及方法。

背景技术

目前，分子影像技术在在肿瘤检测和手术导航中得到了很好的应用，业内已经存在多种对肿瘤的探测及成像的手段，并且在成像的精度方面已经非常成熟。例如：荧光断层成像技术、X射线成像技术、核磁共振成像技术、超声成像技术等，这些成像手段都可以用来对人体肿瘤进行检测和诊断。传统的光学成像的波长大多集中在可见光到近红外一区波段，由于生物组织在这个波段范围内有很强的吸收和散射，致使其信噪比和组织穿透深度都比较低。相对于可见光与近红外一区发射光，近红外二区(NIR-II，1000-1700nm)的发射光波长较长，具有更低的光吸收和自体荧光，且散射损耗减少了约1000倍，能够显著提高光在组织内的穿透深度和成像的空间分辨率和灵敏度，被认为是下一代先进的光学成像方法。另一方面，CT技术在医学成像中的重要应用价值以及分子影像技术的特点，从不同角度了解生物体的信息至关重要，多模态的信息融合成为了研究的热点。

由于单一模态成像所获取的生物体信息存在局限性，需要多种模态获取不同层次的数据，然后进行信息融合，来实现各种模态之间互补，现有的多模态成像包括：基于在不同位置空间，这样会导致在不同实验过程中，样本位置发生移动，从而影响图像配准，给实验结果带来误差；基于不同时域的数据采集，需要多次试验，使得实验过程更加复杂，实验操作难度加大，实验失误概率增大。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种近红外二区共径离轴光学-CT双模态成像系统及方法，解决现有的多模态成像技术在时域和空间中带来的扰动误差大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种近红外二区共径离轴光学-CT双模态成像系统，包括：共径激发模块、信号分离模块、光信号采集模块、CT图像采集模块和数据处理模块，其中，

所述的共径激发模块用于将白光和激光形成混合光光束，并将混合光光束照射待检测生物体上；

所述的信号分离模块用于将穿过待检测生物体的混合光光束分离为白光信号和近红外二区荧光信号；

所述的光信号采集模块用于分别采集信号分离模块得到的白光信号和近红外二区荧光信号；

所述的CT图像采集模块用于采集待检测生物体的投影数据；

所述的数据处理模块用于将CT图像采集模块得到的投影数据三维重建获得待检测生物体的三维CT图像，将光信号采集模块得到的白光信号数据配准到三维CT图像上，得到初始图像，再将光信号采集模块得到的近红外二区荧光信号数据配准到初始图像上。

具体的，所述的共径激发模块包括白光光源、激光器、双面镜和两组扩束镜，所述的白光光源和一组扩束镜设置在双面镜的一侧，激光器和另一组扩束镜设置在双面镜的另一侧。

具体的，所述的信号分离模块包括楔形分束镜。

具体的，所述的光信号采集模块包括两组滤光片、两组中继透镜组、白光信号采集相机和近红外二区荧光采集相机，所述的白光信号采集相机、一组滤光片和一组中继透镜组设置在信号分离模块的一侧，近红外二区荧光采集相机、另一组滤光片和另一组中继透镜组设置在信号分离模块另一侧。