一種光聲與x射線斷層成像融合的成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種光聲與X射線斷層成像融合的成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)源發(fā)射設(shè)備，用于分別發(fā)射X射線和激發(fā)光光源對樣本進(jìn)行照射；數(shù)據(jù)采集設(shè)備，用于通過X射線探測器探測經(jīng)過樣本的X射線劑量，以及通過光聲探測器接收樣本激發(fā)出的光聲信號(hào)；控制及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，用于控制滾筒的旋轉(zhuǎn)，以針對滾筒內(nèi)的樣本使數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集不同角度的投影數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理設(shè)備，用于對數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集到的各模態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)光聲成像和X射線斷層成像（CT）的雙?？焖俪上瘢芸焖俚氐玫匠上駱悠返纳镄畔?。
【專利說明】一種光聲與X射線斷層成像融合的成像系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)分子影像領(lǐng)域，具體涉及一種光聲與X射線斷層成像融合的成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光聲成像技術(shù)是新發(fā)展起來的一種非入侵式和非電離式的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，光聲成像技術(shù)基于光聲效應(yīng)，它結(jié)合了純光學(xué)成像具有的高對比度特性和純超聲成像具有的高分辨率、低衰減、高穿透特性，能夠在一定的深度下獲得高的圖像分辨率和對比度，圖像傳遞的信息量大，可以提供形態(tài)及功能信息。近年來，光聲成像技術(shù)獲得迅速發(fā)展，并成為當(dāng)今國際研究的前沿?zé)狳c(diǎn)課題，目前已在生物組織成像中得到廣泛應(yīng)用，如腫瘤檢測、血管成像、腦功能成像等相關(guān)研究。
[0003]X射線斷層成像可以得到各種不同密度物質(zhì)的影像，可提供高分辨率的組織結(jié)構(gòu)信息。
[0004]但是，單一的成像技術(shù)不能提供生物體全面的生理病理信息。因此，多模態(tài)成像成為了目前生物醫(yī)學(xué)成像的發(fā)展趨勢。利用高分辨率的X射線斷層成像可以實(shí)現(xiàn)組織的精確定位，獲得精確的結(jié)構(gòu)信息；光聲成像則可以提供光譜選擇性的組織生理和病理改變的功能信息。因此，如果能夠?qū)崿F(xiàn)集成X射線斷層成像與光聲成像雙模態(tài)于同一個(gè)系統(tǒng)，對研究組織的結(jié)構(gòu)功能變化有著十分重大的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提出了一種光聲與X射線斷層成像融合的成像系統(tǒng)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明提出的光聲與X射線斷層成像融合的成像系統(tǒng)包括:數(shù)據(jù)源發(fā)射設(shè)備，用于分別發(fā)射X射線和激發(fā)光光源對樣本進(jìn)行照射；數(shù)據(jù)采集設(shè)備，用于通過X射線探測器探測經(jīng)過樣本的X射線劑量，以及通過光聲探測器接收樣本激發(fā)出的光聲信號(hào)；控制及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，用于對數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行控制，使得數(shù)據(jù)采集設(shè)備能夠從不同角度分別采集到各模態(tài)下的數(shù)據(jù)，并將采集后的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)處理設(shè)備處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的傳輸；數(shù)據(jù)處理設(shè)備，用于對數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集到的各模態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
[0007]本發(fā)明能夠同機(jī)實(shí)現(xiàn)光聲成像、X射線斷層成像的多模態(tài)影像獲取，能同時(shí)、快速地得到成像樣本的生物信息。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的光聲與X射線斷層成像融合的成像系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖的側(cè)視圖。
[0009]圖2為本發(fā)明的光聲與X射線斷層成像融合的成像系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖的正視圖。
[0010]圖3為本發(fā)明光聲與X射線斷層成像融合的成像系統(tǒng)中樣本承載模塊的示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0011]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)指出的是，所描述的實(shí)例僅旨在便于對本發(fā)明的理解，而對其不起任何限定作用。
[0012]本發(fā)明提供了一種光聲與X射線斷層成像融合的成像系統(tǒng)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)、無損的生物體內(nèi)激發(fā)熒光成像和X射線斷層成像的多模態(tài)影像獲取，能快速地得到成像樣本的生物信息。
[0013]圖1為本發(fā)明的光聲與X射線斷層成像融合的成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖圖。圖2為本發(fā)明的光聲與X射線斷層成像融合的成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的正視圖圖。該系統(tǒng)包括:數(shù)據(jù)源發(fā)射設(shè)備、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、控制及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、數(shù)據(jù)處理設(shè)備。
[0014]數(shù)據(jù)源發(fā)射設(shè)備用于分別發(fā)射X射線和激發(fā)光光源對樣本進(jìn)行照射，用X射線、激發(fā)光分別于樣本組織進(jìn)行作用。該設(shè)備進(jìn)一步包括:
[0015]激光器，用于產(chǎn)生激發(fā)光照射樣本，使樣本產(chǎn)生光聲信號(hào)。
[0016]X射線源，用于產(chǎn)生X射線掃描樣本，使樣本組織與X射線相互作用；
[0017]數(shù)據(jù)采集設(shè)備，用于采集經(jīng)過與樣本組織作用后的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括X射線探測器探測經(jīng)過樣本的X射線劑量，以及光聲探測器接收樣本激發(fā)出的光聲信號(hào)。該設(shè)備包括:
[0018]光聲探測器，用于采集樣本所發(fā)出的光聲信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0019]X射線探測器，用于采集經(jīng)過樣本后的X射線信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0020]平移式樣本承載臺(tái)，用于承載樣本，同時(shí)承載光聲探測器，這是由于光聲成像的時(shí)候不需要從各個(gè)角度采集信號(hào)，故不用放置在滾筒上。
[0021]機(jī)動(dòng)滾筒，用于固定上述激光器、X射線源、X射線探測器等，并在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)從而獲得不同角度的數(shù)據(jù)信息，其中如圖1所示，X射線源、樣品承載臺(tái)中心以及X射線探測器應(yīng)處于同樣水平線上。
[0022]控制及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，用于控制平移式樣本承載臺(tái)的空間位置，以及控制滾筒的旋轉(zhuǎn)獲得不同角度的X射線投影數(shù)據(jù)和光聲圖像數(shù)據(jù)，并傳輸給計(jì)算機(jī)。該設(shè)備主要包括控制總線和數(shù)據(jù)傳輸總線，并提供一個(gè)可視化的操作界面，供用戶根據(jù)需求對設(shè)備進(jìn)行便捷的交互操作。`
[0023]數(shù)據(jù)處理設(shè)備，對采集到的各模態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，三維重建出樣本的結(jié)構(gòu)信息和光吸收分布信息。
[0024]電源，用于對整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備提供相應(yīng)的電源，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0025]圖3為本發(fā)明光聲與X射線斷層成像融合的多模成像系統(tǒng)的工作流程圖。參照圖3，包括以下操作步驟:
[0026]步驟1:放置成像樣本。將成像樣本放置在成像樣本承載臺(tái)透明水槽內(nèi)，在水槽中加入聲耦合液，在水平向上調(diào)整樣本臺(tái)的位置，使成像樣本位于旋轉(zhuǎn)滾筒的圓心處。由于成像樣本承載臺(tái)與旋轉(zhuǎn)滾筒是分離的，故在后續(xù)步驟中當(dāng)旋轉(zhuǎn)滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，成像樣本始終保持水平靜止。
[0027]步驟2:選擇成像模態(tài)，若采用CT斷層成像，則關(guān)閉激光器和光聲探測器，對樣本采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理并進(jìn)行顯示；若采用光聲成像，則關(guān)閉X射線源和X射線探測器，對樣本采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示。[0028]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(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，并不用于限制本發(fā)明，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)。
【權(quán)利要求】
1.一種光聲與X射線斷層成像融合的成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 數(shù)據(jù)源發(fā)射設(shè)備，用于分別發(fā)射X射線和激發(fā)光光源對樣本進(jìn)行照射； 數(shù)據(jù)采集設(shè)備，用于通過X射線探測器探測經(jīng)過樣本的X射線劑量，以及通過光聲探測器接收樣本激發(fā)出的光聲信號(hào)； 控制及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，用于對數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行控制，使得數(shù)據(jù)采集設(shè)備能夠從不同角度分別采集到各模態(tài)下的數(shù)據(jù)，并將采集后的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)處理設(shè)備處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的傳輸； 數(shù)據(jù)處理設(shè)備，用于對數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集到的各模態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中在發(fā)射X射線時(shí)，不發(fā)射激發(fā)光光源，在發(fā)射激發(fā)光光源時(shí)，不發(fā)射X射線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光聲與X射線斷層成像融合的成像系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)源發(fā)射設(shè)備包括: 激光器，用于產(chǎn)生激發(fā)光照射樣本； X射線源,用于產(chǎn)生X射線掃描樣本。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光聲與X射線斷層成像融合的成像系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備包括: 光聲信號(hào)采集器，用`于采集受激發(fā)光照射的樣本所發(fā)出的光聲信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào); X射線探測器，用于采集經(jīng)過樣本后的X射線信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)； 平移式樣本承載臺(tái)，用于承載樣本，同時(shí)承載光聲信號(hào)采集子設(shè)備； 機(jī)動(dòng)滾筒本體子設(shè)備，其上固定有X射線數(shù)據(jù)采集子設(shè)備、激發(fā)光光源子設(shè)備和X射線源發(fā)射子設(shè)備，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，滾筒被控制進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，其上被選中的子設(shè)備進(jìn)行工作，從而獲得不同角度的數(shù)據(jù)信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光聲與X射線斷層成像融合的成像系統(tǒng)，其特征在于，控制及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備執(zhí)行以下控制:對機(jī)動(dòng)滾筒本體的旋轉(zhuǎn)方向和角度進(jìn)行控制；對夂射線源和激發(fā)光光源的發(fā)射開關(guān)及強(qiáng)度進(jìn)行控制，以及X射線探測器和光聲探測器的開關(guān)進(jìn)行控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光聲與X射線斷層成像融合的成像系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)處理設(shè)備包括: 數(shù)據(jù)預(yù)處理子單元，用于對采集到的光聲數(shù)據(jù)和X射線斷層成像模態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理； 三維重建子單元，用于根據(jù)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)重構(gòu)出生物體內(nèi)的X射線吸收系數(shù)分布圖像以及生物體內(nèi)光吸收系數(shù)分布圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光聲與X射線斷層成像融合的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述平移式樣本承載子設(shè)備與所述機(jī)動(dòng)滾筒本體子設(shè)備分離，當(dāng)滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，平移式樣本承載子設(shè)備始終保持水平方向。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光聲與X射線斷層成像融合的成像系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)采用X射線斷層成像，則關(guān)閉激光器和光聲探測器，對樣本采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示；若采用光聲成像，則關(guān)閉X射線源和X射線探測器，對樣本采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示。
【文檔編號(hào)】A61B19/00GK103690244SQ201310723609
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】田捷, 劉振宇, 董迪, 楊鑫, 王坤, 彭冬 申請人:中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所