熒光散射光學(xué)成像系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種熒光散射光學(xué)成像系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括：激光器、微位移臺(tái)、載物臺(tái)、至少一個(gè)平面反光鏡、濾光片、CCD相機(jī)及處理器；該激光器的光纖頭搭載在該微位移臺(tái)上；該平面反光鏡的反射面朝向該載物臺(tái)上的待測(cè)物；該微位移臺(tái)及該CCD相機(jī)與該處理器電連接；該微位移臺(tái)用于根據(jù)該處理器的控制信號(hào)在二維平面移動(dòng)；該激光器用于掃描內(nèi)置熒光物質(zhì)的待測(cè)物的待測(cè)區(qū)以激發(fā)熒光；該CCD相機(jī)用于直接及基于該平面反光鏡的反射獲取熒光圖像及激光圖像；該處理器用于獲取CCD相機(jī)的位置信息、光纖頭的位置信息、平面反光鏡的位置信息、待測(cè)物的CT圖像或MRI圖像、該熒光圖像及激光圖像，生成待測(cè)區(qū)的三維熒光圖像。本發(fā)明能夠提高成像質(zhì)量且簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
【專利說明】
熒光散射光學(xué)成像系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種熒光散射光學(xué)成像系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 焚光散射光學(xué)斷層成像技術(shù)(Fluorescence Diffuse Optical Tomography， FDOT)的工作原理是，事先在小動(dòng)物體內(nèi)植入腫瘤和相應(yīng)靶向熒光試劑，使用激光在小動(dòng)物 所在區(qū)域的某一平面內(nèi)掃描，熒光試劑受激光激發(fā)，發(fā)射近紅外光，之后通過檢測(cè)器獲得激 發(fā)光的圖片，最后通過三維重建確定腫瘤在動(dòng)物體內(nèi)的位置和分布情況。與核磁共振成像 (Magnetic Resonance Imaging，MRI)、計(jì)算機(jī)斷層掃描成像（Computed Tomography，CT)、 正電子斷層顯像(Positron Emission Tomography，PET)相比，F(xiàn)DOT成像具有造價(jià)低、易操 作、無輻射等優(yōu)點(diǎn)，常用于小動(dòng)物活體成像。
[0003] 現(xiàn)有研究表明FD0T與PET相結(jié)合的ro〇T/PET雙模態(tài)成像可提供實(shí)驗(yàn)物體不同的生 理功能進(jìn)程相關(guān)信息。這種組合可有助于提高在給定時(shí)間點(diǎn)所提供的分子水平信息。比較 兩種模態(tài)成像系統(tǒng)特征，pet系統(tǒng)臺(tái)架可從各個(gè)可能的角度記錄采集信號(hào)。但是，這種ro〇T/ PET雙模態(tài)成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高。
[0004] 現(xiàn)有單角度成像的FD0T系統(tǒng)中，COKCharge-coupled Device，電荷親合元件）相 機(jī)是固定在待測(cè)物的頂部，激發(fā)光源在CCD相機(jī)的正對(duì)面執(zhí)行平面掃描，因而現(xiàn)有常見的 ro〇T系統(tǒng)呈單角度成像采集結(jié)構(gòu)。與PET相比，單角度成像的ro〇T系統(tǒng)的采集模態(tài)少，采集 信息量少，采集周期長，且重建難度較大。另外，單角度采集圖像使得ro〇T成像沿光源-CCD 相機(jī)連線方向呈縱向斷層成像劣質(zhì)化。在通常情況下，圖像采集系統(tǒng)的幾何架構(gòu)會(huì)進(jìn)而影 響輸出圖像的重建質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種熒光散射光學(xué)成像系統(tǒng)及方法，以提高熒光散射光學(xué)斷層成像質(zhì) 量，縮短成像時(shí)間。
[0006] 本發(fā)明提供一種熒光散射光學(xué)成像系統(tǒng)，包括:激光器、微位移臺(tái)、載物臺(tái)、至少一 個(gè)平面反光鏡、濾光片、CCD相機(jī)及處理器;所述激光器的光纖頭搭載在所述微位移臺(tái)上;所 述平面反光鏡的反射面朝向所述載物臺(tái)上的待測(cè)物;所述微位移臺(tái)及所述CCD相機(jī)分別與 所述處理器電連接;所述微位移臺(tái)用于根據(jù)所述處理器的控制信號(hào)于所述載物臺(tái)下方的設(shè) 定平面區(qū)域內(nèi)移動(dòng);所述激光器用于掃描內(nèi)置熒光物質(zhì)的所述待測(cè)物的待測(cè)區(qū)以激發(fā)出熒 光;所述CCD相機(jī)用于從所述載物臺(tái)上方獲取熒光圖像及激光圖像，獲取方式包括:直接從 待測(cè)物采集以及基于所述平面反光鏡的反射采集;所述處理器用于獲取CCD相機(jī)的位置信 息、光纖頭的位置信息、平面反光鏡的位置信息、待測(cè)物的CT圖像或MRI圖像、所述熒光圖像 及激光圖像，并籍此生成所述待測(cè)區(qū)的三維熒光圖像。
[0007] -個(gè)實(shí)施例中，所述平面反光鏡的一邊緣貼合于所述載物臺(tái)上。
[0008] -個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)包括兩個(gè)所述平面反光鏡;兩個(gè)所述平面反光鏡各自與 所述載物臺(tái)貼合的邊相互平行，且兩個(gè)所述平面反光鏡與所述載物臺(tái)的夾角大小相同。
[0009] 一個(gè)實(shí)施例中，所述濾光片包括用于濾除熒光的熒光濾光片和用于濾除激光的激 光濾光片;所述焚光濾光片為488nm窄帶通濾光片，所述激光濾光片為600nm以上長通濾波 片。
[0010] 本發(fā)明還提供一種熒光散射光學(xué)成像方法，包括:微位移臺(tái)根據(jù)處理器的控制信 號(hào)帶動(dòng)搭載其上的激光器的光纖頭于載物臺(tái)下方的設(shè)定平面區(qū)域內(nèi)移動(dòng);所述激光器對(duì)待 測(cè)物的待測(cè)區(qū)進(jìn)行二維激光掃描以誘導(dǎo)所述待測(cè)區(qū)內(nèi)的熒光物質(zhì)發(fā)出熒光;CCD相機(jī)從所 述載物臺(tái)上方采集復(fù)合熒光圖像及復(fù)合激光圖像，采集方式包括:直接從待測(cè)物進(jìn)行采集 以及基于所述平面反光鏡的反射進(jìn)行采集;處理器獲取CCD相機(jī)的位置信息、光纖頭的位置 信息、平面反光鏡的位置信息、待測(cè)物的CT圖像或MRI圖像、所述復(fù)合熒光圖像及復(fù)合激光 圖像，并籍此生成所述待測(cè)區(qū)的三維熒光圖像。
[0011] -個(gè)實(shí)施例中，處理器獲取CCD相機(jī)的位置信息、光纖頭的位置信息、平面反光鏡 的位置信息、待測(cè)物的CT圖像或MRI圖像、所述復(fù)合熒光圖像及復(fù)合激光圖像，并籍此生成 所述待測(cè)區(qū)的三維熒光圖像，包括:將所述復(fù)合激光圖像及復(fù)合熒光圖像分別剪裁成多個(gè) 單幅激光圖像及多個(gè)單幅熒光圖像;根據(jù)所述光纖頭的位置信息、所述CCD相機(jī)的位置信 息、所述平面反光鏡的位置信息、所述待測(cè)物的CT或MRI圖像、所述單幅激光圖像及所述單 幅熒光圖像，通過三維重建軟件生成所述待測(cè)區(qū)的三維熒光圖像。
[0012] -個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括:在所述CCD相機(jī)前設(shè)置熒光濾光片濾除所述熒光物 質(zhì)發(fā)出的熒光;CCD相機(jī)從所述載物臺(tái)上方采集復(fù)合激光圖像，包括:所述CCD相機(jī)直接采集 由所述激光器光纖頭出射并穿過所述待測(cè)物的激光，生成第一激光圖像，同時(shí)采集穿過所 述待測(cè)物并經(jīng)所述平面反光鏡反射的激光，生成第二激光圖像，所述第一激光圖像及第二 激光圖像構(gòu)成所述復(fù)合激光圖像。
[0013] -個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括:在所述CCD相機(jī)前設(shè)置激光濾光片濾除所述激光器 光纖頭出射的激光;CCD相機(jī)從所述載物臺(tái)上方采集復(fù)合熒光圖像，包括:所述CCD相機(jī)直接 采集由所述待測(cè)區(qū)內(nèi)的熒光物質(zhì)發(fā)出的熒光，生成第一熒光圖像，同時(shí)采集所述待測(cè)區(qū)內(nèi) 的熒光物質(zhì)發(fā)出的且經(jīng)所述平面反光鏡的反射的熒光，生成第二熒光圖像，所述第一熒光 圖像及第二熒光圖像構(gòu)成所述復(fù)合熒光圖像。
[0014] -個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)所述光纖頭的位置信息、所述CCD相機(jī)的位置信息、所述平面 反光鏡的位置信息、所述待測(cè)物的CT或MRI圖像、所述單幅激光圖像及所述單幅熒光圖像， 通過三維重建軟件生成所述待測(cè)區(qū)的三維熒光圖像，包括:通過體網(wǎng)格生成軟件對(duì)所述CT 圖像或MRI圖像進(jìn)行網(wǎng)格劃分，生成所述待測(cè)區(qū)的體表面網(wǎng)格數(shù)據(jù);根據(jù)所述CCD相機(jī)的位 置信息和所述平面反光鏡的位置信息，利用鏡面反射原理計(jì)算得到所述平面反光鏡中的 CCD相機(jī)像的位置信息;將所述光纖頭的位置信息、所述CCD相機(jī)的位置信息、所述CCD相機(jī) 像的位置信息、所述單幅激光圖像、所述單幅熒光圖像及所述體表面網(wǎng)格數(shù)據(jù)輸入至所述 三維重建軟件中，計(jì)算得到所述三維熒光圖像。
[0015] -個(gè)實(shí)施例中，將所述光纖頭的位置信息、所述CCD相機(jī)的位置信息、所述CCD相機(jī) 像的位置信息、所述單幅激光圖像、所述單幅熒光圖像及所述體表面網(wǎng)格數(shù)據(jù)輸入至所述 三維重建軟件中，計(jì)算得到所述三維熒光圖像，包括:將所述激光圖像和所述熒光圖像縮放 匹配至所述待測(cè)區(qū)的實(shí)際尺寸；將縮放匹配后的所述激光圖像、縮放匹配后的所述熒光圖 像、所述光纖頭的位置信息、所述CCD相機(jī)的位置信息、所述CCD相機(jī)像的位置信息及所述體 表面網(wǎng)格數(shù)據(jù)輸入至所述三維重建軟件中，計(jì)算得到所述三維熒光圖像。
[0016] -個(gè)實(shí)施例中，所述平面反光鏡的一邊貼合于所述載物臺(tái)上;將所述復(fù)合激光圖 像及復(fù)合熒光圖像分別剪裁成多個(gè)單幅激光圖像及多個(gè)單幅熒光圖像，包括:沿所述平面 反光鏡所在平面與所述載物臺(tái)所在平面的交線將所述復(fù)合激光圖像剪裁成多個(gè)所述單幅 激光圖像;沿所述平面反光鏡所在平面與所述載物臺(tái)所在平面的交線將所述復(fù)合熒光圖像 剪裁成多個(gè)所述單幅熒光圖像。
[0017] 本發(fā)明實(shí)施例的熒光散射光學(xué)成像系統(tǒng)及方法，通過平面反光鏡反射激光和熒 光，可以從不同于真實(shí)CCD相機(jī)的角度采集從待測(cè)物出來的激光和熒光，從而獲得更豐富的 待測(cè)物的二維熒光圖像和二維激光圖像信息，據(jù)此可以提高圖像重建精度，提高重建信號(hào) 的強(qiáng)度，可以得到成像質(zhì)量比現(xiàn)有單角度ro〇T系統(tǒng)成像質(zhì)量更高的三維熒光圖像。本發(fā)明 實(shí)施例的成像系統(tǒng)只需一個(gè)真實(shí)CCD相機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)多角度拍攝，與多角度成像的ro〇T系 統(tǒng)相比，具有設(shè)備造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，而且真實(shí)CCD相機(jī)和至少一個(gè)CCD相機(jī)像同時(shí)拍攝待測(cè)物 的激光圖像及熒光圖像，本發(fā)明的成系統(tǒng)的成像速度更快。
【附圖說明】
[0018] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中：
[0019] 圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的熒光散射光學(xué)成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2是本發(fā)明一實(shí)施例中CCD相機(jī)在平面反光鏡中成像的示意圖；
[0021] 圖3是圖1所示熒光散射光學(xué)成像系統(tǒng)所生成的復(fù)合熒光圖像及剪裁示意圖；
[0022] 圖4是本發(fā)明一實(shí)施例中平面反光鏡的位置設(shè)置示意圖；
[0023] 圖5是本發(fā)明一實(shí)施例的熒光散射光學(xué)成像方法的流程示意圖；
[0024] 圖6是本發(fā)明一實(shí)施例中三維熒光圖像成像的方法流程示意圖；
[0025] 圖7是本發(fā)明一實(shí)施例中將復(fù)合圖像剪裁成單幅圖像的方法的流程示意圖；
[0026] 圖8是本發(fā)明一實(shí)施例中三維熒光圖像成像的方法流程示意圖；
[0027] 圖9是本發(fā)明一實(shí)施例中進(jìn)行三維熒光圖像成像的方法流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā) 明實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但并 不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0029] 現(xiàn)有的單角度成像的ro〇T系統(tǒng)具有造價(jià)低、無輻射等優(yōu)點(diǎn)，但又存在采集模態(tài)少、 采集信息量少、重建難度大及成質(zhì)量縱向劣化等缺點(diǎn)。為了利用當(dāng)前ro〇T系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)明 人考慮到現(xiàn)有ro〇T系統(tǒng)的幾何架構(gòu)對(duì)其輸出圖像質(zhì)量的影響，經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)對(duì)現(xiàn)有單 角度成像的FD0T系統(tǒng)的幾何架構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，以在保證成像速度的同時(shí)提高成像質(zhì)量。
[0030] 圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的熒光散射光學(xué)成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā) 明實(shí)施例的熒光散射光學(xué)成像系統(tǒng)可包括:激光器101、微位移臺(tái)102、載物臺(tái)103、至少一個(gè) 平面反光鏡104、濾光片105、C⑶相機(jī)106及處理器107。激光器101的光纖頭搭載在微位移臺(tái) 102上。平面反光鏡104的反射面朝向載物臺(tái)103上的待測(cè)物。微位移臺(tái)102及CCD相機(jī)103分 別與處理器107電連接。
[0031]激光器101用于掃描內(nèi)置熒光物質(zhì)的待測(cè)物的待測(cè)區(qū)以激發(fā)出熒光。該待測(cè)物可 以是活體小動(dòng)物，該待測(cè)區(qū)可以是小動(dòng)物的組織或器官，例如腫瘤區(qū)域。該激光器101發(fā)出 的激光可以是近紅外激光。如圖1所示，激光器101由下至上發(fā)射激光，該激光誘導(dǎo)載物臺(tái) 103上的待測(cè)物內(nèi)的熒光物質(zhì)發(fā)出熒光，該激光和該熒光均可被CCD相機(jī)106接收。在其他實(shí) 施例中，激光器101可以從由上到下照射待測(cè)物，相應(yīng)地，(XD相機(jī)106可以在待測(cè)物的下方 接收激光和熒光。
[0032]微位移臺(tái)102用于根據(jù)處理器107的控制信號(hào)于載物臺(tái)103下方的設(shè)定平面區(qū)域內(nèi) 移動(dòng)。在微位移臺(tái)102的帶動(dòng)下，例如將光纖頭夾持在微位移臺(tái)上，激光器101的光纖頭可以 在xy平面內(nèi)沿設(shè)定路徑移動(dòng)，以進(jìn)行二維激光掃描。例如，激光掃描的位置可以是沿x軸每 隔一設(shè)定距離移動(dòng)一個(gè)位置，共移動(dòng)N次，沿y軸每隔一設(shè)定距離移動(dòng)一個(gè)位置，共移動(dòng)N次， 形成激光的（N+1MN+1)陣列。再例如，激光掃描的可以是以某一設(shè)定點(diǎn)為圓心，沿著圓周 方向每隔一設(shè)定角度移動(dòng)一個(gè)位置，移動(dòng)M次，形成激光陣列。
[0033] 由于上述的激光和熒光兩種光通常同時(shí)存在，所以在單獨(dú)采集激光圖像或單獨(dú)采 集熒光圖像時(shí)，需要利用濾光片105濾除不需要的光后再由CCD相機(jī)106進(jìn)行采集。濾光片 10 5可包括用于濾除熒光的熒光濾光片和用于濾除激光的激光濾光片。該熒光濾光片可為 488nm窄帶通濾光片，可只讓C⑶相機(jī)106采集到488nm的光線，適用于采集相應(yīng)波長的激光。 該激光濾光片可為600nm以上長通濾波片，可只讓(XD相機(jī)106采集到600nm以上的光線，而 由于在488nm激光的激發(fā)下，待測(cè)物通?？砂l(fā)出600~700nm的焚光，所以該600nm以上長通 濾波片能夠較好地采集熒光。
[0034] (XD相機(jī)106用于從載物臺(tái)103上方獲取熒光圖像及激光圖像，獲取方式包括:直接 從待測(cè)物采集以及基于平面反光鏡104的反射采集。其中，利用直接從待測(cè)物采集的方式采 集熒光圖像及激光圖像時(shí)，激光和熒光不經(jīng)過平面反光鏡104,具體地，穿過待測(cè)物的激光 直接進(jìn)入CCD相機(jī)106,由待測(cè)物內(nèi)熒光物質(zhì)發(fā)出的熒光直接進(jìn)入CCD相機(jī)106。兩種采集方 式的根本區(qū)別在于直接從待測(cè)物采集時(shí)從待測(cè)物出來的激光和熒光后續(xù)傳播至CCD相機(jī) 106的路徑未被改變，所以本發(fā)明并不限定直接從待測(cè)物采集圖像時(shí)待測(cè)物和CCD相機(jī)106 之間具有其他不改變光路的元件。
[0035] 一個(gè)實(shí)施例中，CCD相機(jī)106可以是電子倍增CCD(Electron-Multiplying CCD， EMCCD)相機(jī)或液體制冷CCD，可以具有更加的圖像采集效果。
[0036] 處理器107用于獲取CCD相機(jī)106的位置信息、激光器101的光纖頭的位置信息、平 面反光鏡104的位置信息、載物臺(tái)103上待測(cè)物的CT圖像或MRI圖像、熒光圖像及激光圖像， 并籍此生成上述待測(cè)區(qū)的三維熒光圖像。處理器107可以是各種能夠根據(jù)上述輸入的信息 計(jì)算得到上述三維熒光圖像的設(shè)備，例如計(jì)算機(jī)。平面反光鏡104的位置信息可以通過人工 手動(dòng)輸入至處理器107。利用平面反光鏡104的位置信息和CCD相機(jī)106的位置信息可以計(jì)算 得到CCD相機(jī)106在平面反光鏡104中的CCD相機(jī)像的位置信息，利用CCD相機(jī)像的位置信息 可以用于計(jì)算得到待測(cè)物的待測(cè)區(qū)的三維熒光圖像。載物臺(tái)103上待測(cè)物的CT圖像或MRI圖 像可以是待測(cè)物的待測(cè)區(qū)的三維圖像，可以預(yù)先通過相應(yīng)的設(shè)備采集得到。
[0037] 圖2是本發(fā)明一實(shí)施例中CCD相機(jī)在平面反光鏡中成像的示意圖。如圖2所示，平面 反光鏡104用于將激光和熒光反射至真實(shí)的C⑶相機(jī)106,以形成(XD相機(jī)像106a、106b，并從 不同于該真實(shí)的CCD相機(jī)106的拍攝角度的CCD相機(jī)像106a、106b的拍攝角度拍攝待測(cè)區(qū)的 二維激光圖像和二維熒光圖像兩種圖像。由圖2可清楚得知，CCD相機(jī)106在每個(gè)平面反光鏡 104中可以成一個(gè)CCD相機(jī)像。在設(shè)置有多個(gè)平面反光鏡104的熒光散射光學(xué)成像系統(tǒng)中，可 以相應(yīng)地成多個(gè)CCD相機(jī)像，各個(gè)CCD相機(jī)像從載物臺(tái)103上待測(cè)物的待測(cè)區(qū)采集熒光及激 光的角度可不同，從而通過上述CCD相機(jī)106和各個(gè)CCD相機(jī)像可以得到至少從兩個(gè)不同角 度拍攝的待測(cè)區(qū)的二維熒光圖像及二維激光圖像。
[0038] 如圖1和圖2所示，該系統(tǒng)中設(shè)置有兩個(gè)平面反光鏡104,這樣的構(gòu)造就相當(dāng)于三個(gè) 相同光學(xué)特性的C⑶相機(jī)(物體頂部真實(shí)的(XD相機(jī)106和物體左側(cè)虛擬的(XD相機(jī)106b和右 側(cè)虛擬的CCD相機(jī)106a)，同時(shí)在三個(gè)位置來記錄物體內(nèi)發(fā)出的熒光信號(hào)。與現(xiàn)有的多角度 ro〇T系統(tǒng)相比，通過平面反光鏡形成的多角度成像系統(tǒng)在大幅簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，由于 保留了原單角度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，因此仍然可以適用于常規(guī)的FD0T圖像采集方案，適用范圍廣。
[0039] 本發(fā)明實(shí)施例的熒光散射光學(xué)成像系統(tǒng)中可只有一個(gè)真實(shí)的CCD相機(jī)106,如此一 來，各個(gè)二維熒光圖像會(huì)在一幅復(fù)合熒光圖像上，各個(gè)二維激光圖像會(huì)在一幅復(fù)合激光圖 像上。
[0040] 圖3是圖1所示熒光散射光學(xué)成像系統(tǒng)所生成的復(fù)合熒光圖像及剪裁示意圖。如圖 1和圖3所示，該實(shí)施例的熒光散射光學(xué)成像系統(tǒng)中設(shè)置有兩個(gè)平面反光鏡104,通過設(shè)置在 小鼠兩側(cè)的兩個(gè)平面反光鏡106,可以得到一幅包含三幅二維熒光圖像的復(fù)合熒光圖像 200。該復(fù)合熒光圖像200包含，載物臺(tái)103上小鼠（待測(cè)物）的頂部的CCD相機(jī)106拍攝到小鼠 頂部的熒光圖像201，及CCD相機(jī)106在兩個(gè)平面反光鏡106中的CCD相機(jī)像分別拍攝到小鼠 側(cè)面的熒光圖像202和203。
[0041] 圖4是本發(fā)明一實(shí)施例中平面反光鏡的位置設(shè)置示意圖。如圖4所示，平面反光鏡 104可以以多種方式設(shè)置，可位于各種位置，其與水平面的夾角（例如夾角a、P)可以為各種 角度，平面反光鏡104與待測(cè)物之間的距離L可以是各種數(shù)值，只要平面反光鏡104能夠?qū)?自待測(cè)物的待測(cè)區(qū)的激光和熒光反射至CCD相機(jī)106即可。
[0042] -個(gè)實(shí)施例中，平面反光鏡104可以設(shè)置在載物臺(tái)103上，具體地，可使平面反光鏡 104的一邊緣貼合于載物臺(tái)103上，如此一來，平面反光鏡104設(shè)置方便，且可以采集到待測(cè) 物側(cè)面的圖像。
[0043] -個(gè)實(shí)施例中，該熒光散射光學(xué)成像系統(tǒng)可包括兩個(gè)平面反光鏡104。這兩個(gè)平面 反光鏡104各自與載物臺(tái)103貼合的邊可相互平行，即兩個(gè)平面反光鏡104所在平面各自與 載物臺(tái)103所在平面的交線可相互平行。這兩個(gè)平面反光鏡104與載物臺(tái)103的夾角大小可 相同，即在平面反光鏡104朝向上述待測(cè)物的情況下，這兩個(gè)平面反光鏡104所在平面與載 物臺(tái)103所在平面的夾角大小可相同。如圖1所示，兩個(gè)平面反光鏡104與載物臺(tái)103的夾角a 和0的大小可相同，在其他實(shí)施例中，夾角a和0的大小可不同。夾角a、0的大小可以為多種取 值，發(fā)明人通過計(jì)算CCD相機(jī)106在平面反光鏡104中CCD相機(jī)像的拍攝角度后發(fā)現(xiàn)，較佳地， 夾角a、f3的大小在30°~40°范圍，如此一來，可以獲取較多的待測(cè)物的圖像信息。
[0044] 本發(fā)明實(shí)施例的熒光散射光學(xué)成像系統(tǒng)，通過平面反光鏡反射激光和熒光，可以 從不同于真實(shí)CCD相機(jī)的角度采集從待測(cè)物出來的激光和熒光，從而獲得更豐富的待測(cè)物 的二維熒光圖像和二維激光圖像信息，據(jù)此可以得到成像質(zhì)量比現(xiàn)有單角度ro〇T系統(tǒng)成像 質(zhì)量更高的三維熒光圖像。本發(fā)明實(shí)施例的成像系統(tǒng)只需一個(gè)真實(shí)CCD相機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)多 角度拍攝，與多角度成像的ro〇T系統(tǒng)相比，具有設(shè)備造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，而且真實(shí)CCD相機(jī)和至 少一個(gè)CCD相機(jī)像同時(shí)拍攝待測(cè)物的激光圖像及熒光圖像，本發(fā)明的成系統(tǒng)的成像速度更 快。
[0045] 基于與圖1所示的熒光散射光學(xué)成像系統(tǒng)相同的發(fā)明構(gòu)思，本申請(qǐng)實(shí)施例還提供 了 一種熒光散射光學(xué)成像方法，如下面實(shí)施例所述。由于該熒光散射光學(xué)成像方法解決問 題的原理與熒光散射光學(xué)成像系統(tǒng)相似，因此該熒光散射光學(xué)成像方法的實(shí)施可以參見熒 光散射光學(xué)成像系統(tǒng)的實(shí)施，重復(fù)之處不再贅述。
[0046] 圖5是本發(fā)明一實(shí)施例的熒光散射光學(xué)成像方法的流程示意圖。如圖5所示，本發(fā) 明實(shí)施例的熒光散射光學(xué)成像方法，可包括步驟：
[0047] S310:微位移臺(tái)根據(jù)處理器的控制信號(hào)帶動(dòng)搭載其上的激光器的光纖頭于載物臺(tái) 下方的設(shè)定平面區(qū)域內(nèi)移動(dòng)；
[0048] S320:上述激光器對(duì)待測(cè)物的待測(cè)區(qū)進(jìn)行二維激光掃描以誘導(dǎo)上述待測(cè)區(qū)內(nèi)的熒 光物質(zhì)發(fā)出熒光；
[0049] S330:CCD相機(jī)從上述載物臺(tái)上方采集復(fù)合熒光圖像及復(fù)合激光圖像，采集方式包 括:直接從待測(cè)物進(jìn)行采集以及基于上述平面反光鏡的反射進(jìn)行采集；
[0050] S340:處理器獲取CCD相機(jī)的位置信息、光纖頭的位置信息、平面反光鏡的位置信 息、待測(cè)物的CT圖像或MRI圖像、上述復(fù)合熒光圖像及復(fù)合激光圖像，并籍此生成上述待測(cè) 區(qū)的三維熒光圖像。
[0051] 在上述步驟S310中，在微位移臺(tái)的帶動(dòng)下，例如將光纖頭夾持在微位移臺(tái)上，激光 器的光纖頭可以在設(shè)定二維平面內(nèi)沿設(shè)定路徑移動(dòng)，以進(jìn)行二維激光掃描。例如，如上所 述，激光掃描的位置可以是沿x軸每隔一設(shè)定距離移動(dòng)一個(gè)位置，共移動(dòng)N次，沿y軸每隔一 設(shè)定距離移動(dòng)一個(gè)位置，共移動(dòng)N次，形成激光的（N+1MN+1)陣列。再例如，激光掃描的可 以是以某一設(shè)定點(diǎn)為圓心，沿著圓周方向每隔一設(shè)定角度移動(dòng)一個(gè)位置，移動(dòng)M次，形成激 光陣列。該激光器發(fā)出的激光可以是近紅外激光。
[0052] 在上述步驟S320中，該待測(cè)物可以是活體小動(dòng)物，該待測(cè)區(qū)可以是小動(dòng)物的組織 或器官，例如腫瘤區(qū)域。例如采用波長為488nm的激光照射待測(cè)物，待測(cè)物內(nèi)的熒光物質(zhì)可 以發(fā)出600~700nm的熒光。
[0053]在上述步驟S330中，利用直接從待測(cè)物采集的方式采集復(fù)合熒光圖像及復(fù)合激光 圖像時(shí)，激光和熒光不經(jīng)過平面反光鏡反射，具體地，穿過待測(cè)物的激光直接進(jìn)入CCD相機(jī)， 由待測(cè)物內(nèi)熒光物質(zhì)發(fā)出的熒光直接進(jìn)入CCD相機(jī)。兩種采集方式的根本區(qū)別在于直接從 待測(cè)物采集時(shí)從待測(cè)物出來的激光和熒光后續(xù)傳播至CCD相機(jī)的路徑未被改變。其中，復(fù)合 激光圖像中可包括多幅二維激光圖像，復(fù)合熒光圖像中可包括多幅二維熒光圖像，如圖3所 示，復(fù)合熒光圖像200包括三幅二維熒光圖像201、202及203。
[0054]在上述步驟S340中，該待測(cè)物的CT圖像或MRI圖像可以是待測(cè)物的待測(cè)區(qū)的三維 圖像，可以預(yù)先通過相應(yīng)的設(shè)備采集得到。
[0055]本發(fā)明實(shí)施例中，F(xiàn)D0T成像系統(tǒng)所采集的圖像可與CT圖像融合，或與MRI圖像融 合，以便使roOT所提供的功能圖像可以在與CT圖像或MRI圖像進(jìn)行比較和處理的過程中，借 助由CT圖像或MRI圖像所提供的空間結(jié)構(gòu)而更直觀準(zhǔn)確地被呈現(xiàn)出來。
[0056]本發(fā)明實(shí)施例的熒光散射光學(xué)成像系統(tǒng)通過平面反光鏡反射激光和熒光，可以從 不同于真實(shí)CCD相機(jī)的角度采集從待測(cè)物出來的激光和熒光，從而獲得更豐富的待測(cè)物的 二維熒光圖像和二維激光圖像信息，據(jù)此可以得到成像質(zhì)量比現(xiàn)有單角度ro〇T系統(tǒng)成像質(zhì) 量更高的三維熒光圖像。
[0057]圖6是本發(fā)明一實(shí)施例中三維熒光圖像成像的方法流程示意圖。如圖6所示，在上 述步驟S340中，處理器獲取CCD相機(jī)的位置信息、光纖頭的位置信息、平面反光鏡的位置信 息、待測(cè)物的CT圖像或MRI圖像、上述復(fù)合熒光圖像及復(fù)合激光圖像，并籍此生成上述待測(cè) 區(qū)的三維熒光圖像的方法，可包括步驟：
[0058] S341:將上述復(fù)合激光圖像及復(fù)合熒光圖像分別剪裁成多個(gè)單幅激光圖像及多個(gè) 單幅熒光圖像；
[0059] S342:根據(jù)上述光纖頭的位置信息、上述CCD相機(jī)的位置信息、上述平面反光鏡的 位置信息、上述待測(cè)物的CT或MRI圖像、上述單幅激光圖像及上述單幅熒光圖像，通過三維 重建軟件生成上述待測(cè)區(qū)的三維熒光圖像。
[0060] 在上述步驟S341中，在微位移臺(tái)的帶動(dòng)下，激光從不同位置點(diǎn)掃描待測(cè)物時(shí)均采 集CCD圖像，并保存為激光激發(fā)的激光圖像序列和熒光圖像序列，則將上述復(fù)合激光圖像及 復(fù)合熒光圖像分別剪裁成多個(gè)單幅激光圖像及多個(gè)單幅熒光圖像時(shí)，即對(duì)上述的激光圖像 序列和熒光圖像序列進(jìn)行剪裁處理。其中，上述的單幅激光圖像和單幅熒光圖像均可以是 上述待測(cè)區(qū)的圖像。
[0061] 本實(shí)施例中，將復(fù)合激光圖像及復(fù)合熒光圖像分別剪裁成多個(gè)單幅激光圖像及多 個(gè)單幅熒光圖像，可僅保留待測(cè)區(qū)的圖像，生成三維熒光圖像時(shí)，可僅對(duì)于待測(cè)區(qū)的圖像進(jìn) 行重建，無需對(duì)非目標(biāo)成像區(qū)域進(jìn)行重建，有助于節(jié)省三維熒光圖像的重建時(shí)間，進(jìn)而提高 成像速度。
[0062] 圖7是本發(fā)明一實(shí)施例中將復(fù)合圖像剪裁成單幅圖像的方法的流程示意圖。上述 平面反光鏡的一邊貼合于上述載物臺(tái)上，此時(shí)，如圖7所示，在上述步驟S341中，將上述復(fù)合 激光圖像及復(fù)合熒光圖像分別剪裁成多個(gè)單幅激光圖像及多個(gè)單幅熒光圖像的方法，可包 括步驟：
[0063] S3411:沿上述平面反光鏡所在平面與上述載物臺(tái)所在平面的交線將上述復(fù)合激 光圖像剪裁成多個(gè)上述單幅激光圖像；
[0064] S3412:沿上述平面反光鏡所在平面與上述載物臺(tái)所在平面的交線將上述復(fù)合熒 光圖像剪裁成多個(gè)上述單幅熒光圖像。
[0065] 本實(shí)施例中，沿平面反光鏡所在平面與載物臺(tái)所在平面的交線將復(fù)合圖像(復(fù)合 激光圖像、復(fù)合熒光圖像)剪裁成多個(gè)單幅圖像(單幅激光圖像、單幅熒光圖像）。一個(gè)實(shí)施 例中，如圖3所示，沿交線2021、2031將復(fù)合熒光圖像200剪裁成三幅單幅熒光圖像201、202 及203。其中，單幅熒光圖像202的剪裁區(qū)域2022和單幅熒光圖像203的剪裁區(qū)域2032可根據(jù) 需要選定，例如，可剪裁出如圖3所示的方形區(qū)域2022、2032,再剪裁得到待測(cè)物的待測(cè)區(qū)所 對(duì)應(yīng)的圖像區(qū)域，或者，僅通過一次處理就剪裁出待測(cè)區(qū)的二維的熒光圖像及激光圖像，具 體可視需要進(jìn)行選擇。
[0066]本實(shí)施例中，通過沿平面反光鏡所在平面與載物臺(tái)所在平面的交線將復(fù)合圖像剪 裁成單幅圖像，可以容易地得到完整的單幅圖像，不易出現(xiàn)剪裁失誤。
[0067]在其他實(shí)施例中，利用圖7所示的方法剪裁得到的復(fù)合激光圖像和復(fù)合熒光圖像， 在用于生成三維熒光圖像之前，還可以進(jìn)一步將該單幅激光圖像剪裁成上述待測(cè)區(qū)的激光 圖像，將該單幅熒光圖像剪裁成該待測(cè)區(qū)的熒光圖像，以減少處理器的數(shù)據(jù)處理量，提高三 維熒光圖像的成像時(shí)間。
[0068] -個(gè)實(shí)施例中，在上述CCD相機(jī)前設(shè)置熒光濾光片濾除上述熒光物質(zhì)發(fā)出的熒光， 例如，待測(cè)物在488nm下受到激發(fā)，發(fā)出600-700nm的熒光，首先放置的濾光片為488nm窄帶 通(通帶10nm)的濾光片，只讓(XD采集到488nm的光線。此時(shí)，在上述步驟S330中，(XD相機(jī)從 上述載物臺(tái)上方采集復(fù)合激光圖像的方法，可包括步驟：
[0069] S331:上述(XD相機(jī)直接采集由上述激光器光纖頭出射并穿過上述待測(cè)物的激光， 生成第一激光圖像，同時(shí)采集穿過上述待測(cè)物并經(jīng)上述平面反光鏡反射的激光，生成第二 激光圖像，上述第一激光圖像及第二激光圖像構(gòu)成上述復(fù)合激光圖像。
[0070] -個(gè)實(shí)施例中，在上述CCD相機(jī)前設(shè)置激光濾光片濾除上述激光器光纖頭出射的 激光，具體地，例如，待測(cè)物在488nm下受到激發(fā)，發(fā)出600-700nm的熒光，更改濾光片為 600nm以上長通的濾光片，使CCD相機(jī)采集到熒光圖像。此時(shí)，CCD相機(jī)從上述載物臺(tái)上方采 集復(fù)合熒光圖像的方法，可包括步驟：
[0071] S332:上述CCD相機(jī)直接采集由上述待測(cè)區(qū)內(nèi)的熒光物質(zhì)發(fā)出的熒光，生成第一熒 光圖像，同時(shí)采集上述待測(cè)區(qū)內(nèi)的熒光物質(zhì)發(fā)出的且經(jīng)上述平面反光鏡的反射的熒光，生 成第二熒光圖像，上述第一熒光圖像及第二熒光圖像構(gòu)成上述復(fù)合熒光圖像。
[0072] 圖8是本發(fā)明一實(shí)施例中三維熒光圖像成像的方法流程示意圖。如圖8所示，在上 述步驟S342中，根據(jù)上述光纖頭的位置信息、上述CCD相機(jī)的位置信息、上述平面反光鏡的 位置信息、上述待測(cè)物的CT或MRI圖像、上述單幅激光圖像及上述單幅熒光圖像，通過三維 重建軟件生成上述待測(cè)區(qū)的三維熒光圖像的方法，可包括步驟：
[0073] S3421:通過體網(wǎng)格生成軟件對(duì)上述CT圖像或MRI圖像進(jìn)行網(wǎng)格劃分，生成上述待 測(cè)區(qū)的體表面網(wǎng)格數(shù)據(jù)；
[0074] S3422:根據(jù)上述CCD相機(jī)的位置信息和上述平面反光鏡的位置信息，利用鏡面反 射原理計(jì)算得到上述平面反光鏡中的CCD相機(jī)像的位置信息；
[0075] S3423:將上述光纖頭的位置信息、上述CCD相機(jī)的位置信息、上述CCD相機(jī)像的位 置信息、上述單幅激光圖像、上述單幅熒光圖像及上述體表面網(wǎng)格數(shù)據(jù)輸入至上述三維重 建軟件中，計(jì)算得到上述三維熒光圖像。
[0076]在上述步驟S3421中，體網(wǎng)格生成軟件可以是多種不同網(wǎng)格劃分軟件，例如 iso2mesh軟件。在上述步驟S3421中，三維重建軟件可以是多種不同重建軟件，例如toast軟 件。
[0077]在利用三維重建軟件重建生成三維熒光圖像時(shí)，首先，利用有限元基準(zhǔn)迭代算法 生成熒光圖像，其中，該基準(zhǔn)迭代算法所依據(jù)的描述待測(cè)區(qū)中激發(fā)光傳播和散射光的耦合 擴(kuò)散方程為：
[0078] ▽(￡)、(/)▽歡(，)) - /(?'(，) + .S'(r) = 0，. ( 1)
[0079] V (D,"(r)V,fw(/-))-/./" {r)<pm(r) + (r)^((r) = 0 , 12)
[0080]其中，r表示位置變量，4>x是激發(fā)光x的光子密度，4^是散射光m的光子密度， A 4 /如", (r) + //>'))是激發(fā)光x的擴(kuò)散系數(shù)，A，1 / 3(M," (r) + //.v (r))是擴(kuò)散系數(shù)， 是激發(fā)光x的吸收系數(shù)，八"是散射光m的吸收系數(shù)，是激發(fā)光x的衰減的散射系數(shù)，是 散射光m的衰減的散射系數(shù)，a是內(nèi)部反射的邊界相關(guān)系數(shù)，Sx(r)=S〇S(r- rQ)是激發(fā)光x點(diǎn) 源的激勵(lì)源項(xiàng)，So表示點(diǎn)源的強(qiáng)度，5 (r-ro)是以位置ro的點(diǎn)源為中心的D irac-de 1 ta函數(shù)，n 是邊緣擴(kuò)散系數(shù)，為激發(fā)光的吸收系數(shù)Av或散射光的吸收系數(shù)。
[0081]利用有限元離散關(guān)系得到的方程矩陣如公式（1)和(2)所示，進(jìn)一步得到一系列用 于解決反向問題的等式：
(4) (5)
[0085] 其中，矩陣[Ax,?]的參數(shù)和列向量{bx,m}中的項(xiàng)可以用一組空間變化來表示拉格朗 日基礎(chǔ)函數(shù);J x,m是由4>x,m的衍生物在每個(gè)邊界觀察節(jié)點(diǎn)對(duì)于x的雅克比矩陣；Ax是光學(xué)和 熒光特性分布更新矢量;I是單位矩陣必可以是一個(gè)尺度或?qū)蔷仃?是矩陣Jx,m的轉(zhuǎn)置 矩陣;x是熒光特性分布矢量，表達(dá)了Dx、/\或者是激發(fā)光x或散射光m的光子密 度；是被觀察到的激發(fā)光x或散射光m的光子密度;是計(jì)算得到的激發(fā)光x或散射光m 的光子密度。激光圖像和熒光圖像通過式(3)~（5)迭代地求解形成，并從這些屬性大概均 勻初步估算更新光學(xué)熒光特性分布。
[0086] 圖9是本發(fā)明一實(shí)施例中進(jìn)行三維熒光圖像成像的方法流程示意圖。如圖9所示， 在上述步驟S3423中，將上述光纖頭的位置信息、上述CCD相機(jī)的位置信息、上述CCD相機(jī)像 的位置信息、上述單幅激光圖像、上述單幅熒光圖像及上述體表面網(wǎng)格數(shù)據(jù)輸入至上述三 維重建軟件中，計(jì)算得到上述三維熒光圖像的方法，可包括步驟：
[0087] S34231:將上述激光圖像和上述熒光圖像縮放匹配至上述待測(cè)區(qū)的實(shí)際尺寸；
[0088] S34232:將縮放匹配后的上述激光圖像、縮放匹配后的上述熒光圖像、上述光纖頭 的位置信息、上述CCD相機(jī)的位置信息、上述CCD相機(jī)像的位置信息及上述體表面網(wǎng)格數(shù)據(jù) 輸入至上述三維重建軟件中，計(jì)算得到上述三維熒光圖像。
[0089] -個(gè)實(shí)施例中，熒光散射光學(xué)成像方法包括步驟：
[0090] 1)在載物臺(tái)上放置需被重建的物體，物體內(nèi)含有在相應(yīng)激發(fā)光源下能夠激發(fā)出熒 光的熒光物質(zhì)，調(diào)整CCD相機(jī)的視野至能夠覆蓋整個(gè)物體；
[0091] 2)在CCD相機(jī)下放上濾光片，濾掉物體發(fā)出的熒光。例如物體在488nm激光下受到 激發(fā)，發(fā)出波長為600-700nm的熒光。首先放置的濾光片為488nm窄帶通(通帶10nm)的濾光 片，只讓(XD采集到488nm的光線。
[0092] 3)操作二維微位移臺(tái)，使之按處理器中編好的程序移動(dòng)，即移動(dòng)激光光纖頭的位 置，使之在不同的位置發(fā)射激光；
[0093] 4)同時(shí)在激光不同掃描位置上采集CCD圖像，保存為激光激發(fā)的圖像序列；
[0094] 5)更改濾光片，例如物體在488nm激光下受到激發(fā)，發(fā)出600-700nm的熒光時(shí)，可更 改濾光片為600nm以上長通的濾光片，使CCD采集到熒光圖像；
[0095] 6)對(duì)CCD相機(jī)拍到的復(fù)合激光圖像和復(fù)合熒光圖像進(jìn)行剪裁，把正面及兩側(cè)的物 體圖像剪裁開，可以平面反光鏡與水平面的交線為分割線進(jìn)行剪裁。
[0096] 7)掃描物體的CT圖像，并由生成體網(wǎng)格的軟件(例如i so2mesh)生成物體的表面體 網(wǎng)格數(shù)據(jù)網(wǎng)格mesh;
[0097] 8)把激光圖像和熒光圖像，以及CCD相機(jī)(真實(shí)的CCD相機(jī)和CCD相機(jī)在平面反光鏡 中的像)與激光源的位置信息，物體的mesh信息作為重建軟件的輸入信息，通過三維重建軟 件(例如toast)，生成包含熒光分布的三維數(shù)據(jù)。
[0098] 在步驟8)中，該熒光圖像包括分割得到的物體的正面的熒光圖像和側(cè)面的熒光圖 像。具體剪裁步驟可包括:選定物體的某個(gè)感興趣區(qū)R0I區(qū)域，例如小鼠的肺部(例如尺寸為 1.2cm*l.2cm)，將選定R0I區(qū)域后的激光圖像、熒光圖像都均與物體的實(shí)際尺寸相匹配，然 后剪裁出R0I區(qū)域，通過三維重建軟件生成Jacobian矩陣。位置信息包括:(XD的位置信息 (例如CCD相機(jī)位置信息為"12 14 40 0 0-1"，依次表示x軸、y軸、z軸的坐標(biāo)，單位為mm，0 0-1表示CCD是向下采集）、激光源的位置信息（例如激光源位置信息為例如"12 14-5 0 0 1"，依次表示x軸、y軸、z軸的坐標(biāo)，單位為mm，0 0 1表示激光源向上激發(fā)）、mesh信息（即體 表面網(wǎng)格三維坐標(biāo)，例如為25.595,60.6565,20.565，分別表示1軸、7軸、2軸的坐標(biāo)），通過 三維重建軟件（例如調(diào)用toastMapSolToMesh，toastSolutionMask，IWT2_P0，F(xiàn)D0TAdj0p或 tostQvec等)來重建得到熒光物質(zhì)在物體中的分布信息，即三維熒光圖像。
[0099] 本發(fā)明實(shí)施例的熒光散射光學(xué)成像方法，通過平面反光鏡反射激光和熒光，可以 從不同于真實(shí)CCD相機(jī)的角度采集從待測(cè)物出來的激光和熒光，從而獲得更豐富的待測(cè)物 的二維熒光圖像和二維激光圖像信息，據(jù)此可以提高圖像重建精度，提高重建信號(hào)的強(qiáng)度， 可以得到成像質(zhì)量比現(xiàn)有單角度FD0T系統(tǒng)成像質(zhì)量更高的三維熒光圖像。本發(fā)明實(shí)施例的 成像系統(tǒng)只需一個(gè)真實(shí)ccd相機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)多角度拍攝，與多角度成像的ro〇T系統(tǒng)相比，具 有設(shè)備造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，而且真實(shí)CCD相機(jī)和至少一個(gè)CCD相機(jī)像同時(shí)拍攝待測(cè)物的激光圖像 及熒光圖像，本發(fā)明的成系統(tǒng)的成像速度更快。
[0100] 在本說明書的描述中，參考術(shù)語"一個(gè)實(shí)施例"、"一個(gè)具體實(shí)施例"、"一些實(shí)施 例"、"例如"、"示例"、"具體示例"、或"一些示例"等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的 具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中， 對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié) 構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0101] 本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序 產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí) 施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī) 可用存儲(chǔ)介質(zhì)（包括但不限于磁盤存儲(chǔ)器、CD-ROM、光學(xué)存儲(chǔ)器等）上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn) 品的形式。
[0102] 本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備（系統(tǒng)）、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程 圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流 程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合。可提供這些計(jì)算機(jī)程序 指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn) 生一個(gè)機(jī)器，使得通過計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí) 現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。
[0103] 這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲(chǔ)在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特 定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括指 令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或 多個(gè)方框中指定的功能。
[0104] 這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì) 算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或 其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一 個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。
[0105] 以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保 護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本 發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種熒光散射光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，包括:激光器、微位移臺(tái)、載物臺(tái)、至少一 個(gè)平面反光鏡、濾光片、CCD相機(jī)及處理器； 所述激光器的光纖頭搭載在所述微位移臺(tái)上;所述平面反光鏡的反射面朝向所述載物 臺(tái)上的待測(cè)物;所述微位移臺(tái)及所述CCD相機(jī)分別與所述處理器電連接； 所述微位移臺(tái)用于根據(jù)所述處理器的控制信號(hào)于所述載物臺(tái)下方的設(shè)定平面區(qū)域內(nèi) 移動(dòng)； 所述激光器用于掃描內(nèi)置熒光物質(zhì)的所述待測(cè)物的待測(cè)區(qū)以激發(fā)出熒光； 所述CCD相機(jī)用于從所述載物臺(tái)上方獲取熒光圖像及激光圖像，獲取方式包括:直接從 待測(cè)物采集以及基于所述平面反光鏡的反射采集； 所述處理器用于獲取CCD相機(jī)的位置信息、光纖頭的位置信息、平面反光鏡的位置信 息、待測(cè)物的CT圖像或MRI圖像、所述熒光圖像及激光圖像，并籍此生成所述待測(cè)區(qū)的三維 熒光圖像。2. 如權(quán)利要求1所述的熒光散射光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述平面反光鏡的一邊緣 貼合于所述載物臺(tái)上。3. 如權(quán)利要求2所述的熒光散射光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括兩個(gè)所述平 面反光鏡;兩個(gè)所述平面反光鏡各自與所述載物臺(tái)貼合的邊相互平行，且兩個(gè)所述平面反 光鏡與所述載物臺(tái)的夾角大小相同。4. 如權(quán)利要求1所述的熒光散射光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述濾光片包括用于濾除 焚光的焚光濾光片和用于濾除激光的激光濾光片;所述焚光濾光片為488nm窄帶通濾光片， 所述激光濾光片為600nm以上長通濾波片。5. -種熒光散射光學(xué)成像方法，其特征在于，包括： 微位移臺(tái)根據(jù)處理器的控制信號(hào)帶動(dòng)搭載其上的激光器的光纖頭于載物臺(tái)下方的設(shè) 定平面區(qū)域內(nèi)移動(dòng)； 所述激光器對(duì)待測(cè)物的待測(cè)區(qū)進(jìn)行二維激光掃描以誘導(dǎo)所述待測(cè)區(qū)內(nèi)的熒光物質(zhì)發(fā) 出熒光； CCD相機(jī)從所述載物臺(tái)上方采集復(fù)合熒光圖像及復(fù)合激光圖像，采集方式包括:直接從 待測(cè)物進(jìn)行采集以及基于所述平面反光鏡的反射進(jìn)行采集； 處理器獲取CCD相機(jī)的位置信息、光纖頭的位置信息、平面反光鏡的位置信息、待測(cè)物 的CT圖像或MRI圖像、所述復(fù)合熒光圖像及復(fù)合激光圖像，并籍此生成所述待測(cè)區(qū)的三維熒 光圖像。6. 如權(quán)利要求5所述的焚光散射光學(xué)成像方法，其特征在于，處理器獲取CCD相機(jī)的位 置信息、光纖頭的位置信息、平面反光鏡的位置信息、待測(cè)物的CT圖像或MRI圖像、所述復(fù)合 熒光圖像及復(fù)合激光圖像，并籍此生成所述待測(cè)區(qū)的三維熒光圖像，包括： 將所述復(fù)合激光圖像及復(fù)合熒光圖像分別剪裁成多個(gè)單幅激光圖像及多個(gè)單幅熒光 圖像； 根據(jù)所述光纖頭的位置信息、所述CCD相機(jī)的位置信息、所述平面反光鏡的位置信息、 所述待測(cè)物的CT或MRI圖像、所述單幅激光圖像及所述單幅熒光圖像，通過三維重建軟件生 成所述待測(cè)區(qū)的三維熒光圖像。7. 如權(quán)利要求5所述的熒光散射光學(xué)成像方法，其特征在于，還包括:在所述CCD相機(jī)前 設(shè)置熒光濾光片濾除所述熒光物質(zhì)發(fā)出的熒光;CCD相機(jī)從所述載物臺(tái)上方采集復(fù)合激光 圖像，包括： 所述CCD相機(jī)直接采集由所述激光器光纖頭出射并穿過所述待測(cè)物的激光，生成第一 激光圖像，同時(shí)采集穿過所述待測(cè)物并經(jīng)所述平面反光鏡反射的激光，生成第二激光圖像， 所述第一激光圖像及第二激光圖像構(gòu)成所述復(fù)合激光圖像。8. 如權(quán)利要求5所述的熒光散射光學(xué)成像方法，其特征在于，還包括:在所述CCD相機(jī)前 設(shè)置激光濾光片濾除所述激光器光纖頭出射的激光;CCD相機(jī)從所述載物臺(tái)上方采集復(fù)合 熒光圖像，包括： 所述CCD相機(jī)直接采集由所述待測(cè)區(qū)內(nèi)的熒光物質(zhì)發(fā)出的熒光，生成第一熒光圖像，同 時(shí)采集所述待測(cè)區(qū)內(nèi)的熒光物質(zhì)發(fā)出的且經(jīng)所述平面反光鏡的反射的熒光，生成第二熒光 圖像，所述第一熒光圖像及第二熒光圖像構(gòu)成所述復(fù)合熒光圖像。9. 如權(quán)利要求6所述的熒光散射光學(xué)成像方法，其特征在于，根據(jù)所述光纖頭的位置信 息、所述CCD相機(jī)的位置信息、所述平面反光鏡的位置信息、所述待測(cè)物的CT或MRI圖像、所 述單幅激光圖像及所述單幅熒光圖像，通過三維重建軟件生成所述待測(cè)區(qū)的三維熒光圖 像，包括： 通過體網(wǎng)格生成軟件對(duì)所述CT圖像或MRI圖像進(jìn)行網(wǎng)格劃分，生成所述待測(cè)區(qū)的體表 面網(wǎng)格數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述CCD相機(jī)的位置信息和所述平面反光鏡的位置信息，利用鏡面反射原理計(jì)算 得到所述平面反光鏡中的CCD相機(jī)像的位置信息； 將所述光纖頭的位置信息、所述CCD相機(jī)的位置信息、所述CCD相機(jī)像的位置信息、所述 單幅激光圖像、所述單幅熒光圖像及所述體表面網(wǎng)格數(shù)據(jù)輸入至所述三維重建軟件中，計(jì) 算得到所述三維熒光圖像。10. 如權(quán)利要求9所述的熒光散射光學(xué)成像方法，其特征在于，將所述光纖頭的位置信 息、所述CCD相機(jī)的位置信息、所述CCD相機(jī)像的位置信息、所述單幅激光圖像、所述單幅熒 光圖像及所述體表面網(wǎng)格數(shù)據(jù)輸入至所述三維重建軟件中，計(jì)算得到所述三維熒光圖像， 包括： 將所述激光圖像和所述熒光圖像縮放匹配至所述待測(cè)區(qū)的實(shí)際尺寸； 將縮放匹配后的所述激光圖像、縮放匹配后的所述熒光圖像、所述光纖頭的位置信息、 所述CCD相機(jī)的位置信息、所述CCD相機(jī)像的位置信息及所述體表面網(wǎng)格數(shù)據(jù)輸入至所述三 維重建軟件中，計(jì)算得到所述三維熒光圖像。11. 如權(quán)利要求6所述的熒光散射光學(xué)成像方法，其特征在于，所述平面反光鏡的一邊 貼合于所述載物臺(tái)上； 將所述復(fù)合激光圖像及復(fù)合熒光圖像分別剪裁成多個(gè)單幅激光圖像及多個(gè)單幅熒光 圖像，包括： 沿所述平面反光鏡所在平面與所述載物臺(tái)所在平面的交線將所述復(fù)合激光圖像剪裁 成多個(gè)所述單幅激光圖像； 沿所述平面反光鏡所在平面與所述載物臺(tái)所在平面的交線將所述復(fù)合熒光圖像剪裁 成多個(gè)所述單幅熒光圖像。
【文檔編號(hào)】A61B5/00GK105873501SQ201680000101
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月24日
【發(fā)明人】陳昳麗, 付楠, 朱艷春, 李榮茂, 余紹德, 陳鳴閩, 謝耀欽
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院