[发明专利]单视角反射式近红外二区荧光动态断层成像系统及方法

说明书

本发明属于医学成像技术领域，公开了一种单视角反射式近红外二区荧光动态断层成像系统及方法，包括：荧光成像模块、CT成像模块、中央控制模块、数据处理模块和辅助模块。本发明使用宽场激发光源照射成像目标，采集相机和激发光源在同一测，通过反射式成像，极大提高成像速度，可以获得实时荧光断层成像。本发明采用近红外二区成像，可以提高三维重建的图像分辨率；利用反射式荧光断层成像技术，仅仅使用单视角反射荧光数据进行三维荧光断层重建，有望实现宽场激发获得高成像速度，得到实时荧光断层成像；结合深度重建的单视角CT断层成像技术获取样本结构图像，不再需要对样本进行旋转操作，减少系统复杂性，同时提高了成像速度。

技术领域

本发明属于医学成像技术领域，尤其涉及一种单视角反射式近红外二区荧光动态断层成像系统及方法。

背景技术

目前，光学分子影像已广泛应用于生物医学的研究中，并有望推广到临床诊断。近红外荧光断层成像技术，通过注射靶向荧光探针，利用外源性激发光来激发荧光探针，通过采集荧光信息获取体内荧光探针的三维分布。这种无创而又非侵入式的检测过程，能够对病灶进行定位并量化，而且具有高灵敏度的特性。而光学成像技术与传统的成像技术如CT等相结合，既可以得到病灶的结构信息，又能获得分子信息，可以对早期病灶进行分析诊断。

然而，近红外一区荧光成像技术在用于生物体组织光学分子成像时，存在成像深度有限和分辨率不足的问题，生物组织的强散射效应导致近红外一区荧光难以对深度位置的荧光探针进行高分辨率成像。故而近红外一区荧光断层成像技术难以满足生物医学研究中高精确性深部生物组织三维荧光探针的定位需求。

目前近红外二区荧光断层成像技术都是采用透射式成像，需要对样本进行多角度旋转，从不同视角激发成像体，难以实现快速实时断层成像。因此，亟需设计一种新的单视角成像系统，以弥补现有技术的缺陷。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有的近红外一区荧光断层成像技术难以满足生物医学研究中高精确性深部生物组织三维荧光探针的定位需求。

(2)目前近红外二区荧光断层成像技术都是采用透射式成像，需要对样本进行多角度旋转，从不同视角激发成像体，难以实现快速实时断层成像。

解决以上问题及缺陷的难度为：近红外一区荧光断层成像技术因其荧光波长的限制，导致其穿透深度较浅、在生物体内散射较大。而穿透深度较深的波长的荧光又不适合被近红外一区相机等所采集。并且传统的近红外二区透射式成像因其需要对样本进行旋转等操作，因此无法实现快速实时断层成像。

解决以上问题及缺陷的意义为：利用近红外二区荧光断层成像技术，不仅克服了近红外一区成像技术穿透深度浅、散射大的问题，而且所用的反射式成像技术，会节省一定的空间、不再需要对样本进行反复操作从而大大提高成像速度，这样会避免产生漏光的问题，而且系统结构简单，能够快速实现断层成像，这就会使得对病灶的分析和诊断更加及时。但这种方法会引起重建比较困难的问题，后续可以通过研究良好的重建算法进一步克服。

发明内容

针对现有红外一区荧光断层成像技术存在的问题，本发明提供了一种单视角反射式近红外二区荧光动态断层成像系统及方法。

本发明是这样实现的，一种单视角反射式近红外二区荧光动态断层成像系统，所述单视角反射式近红外二区荧光动态断层成像系统包括：

荧光成像模块，包括激发模块和近红外二区荧光信号采集模块；所述激发模块由卤素灯和多波段滤波轮构成，根据所使用荧光探针的吸收峰输出特定波段的宽场激发光，用于照射整个成像生物体；所述近红外二区荧光信号采集模块，由科学级深度制冷近红外二区相机耦合成像镜头构成，用于拍摄反射式的单视角近红外二区荧光图像。