本發(fā)明涉及一種成像系統(tǒng)，屬于醫(yī)用領(lǐng)域，具體的指一種基于放射熒光材料涂板的醫(yī)用放射性核素成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

放射性核素藥物成像技術(shù)作為一種影像學(xué)技術(shù)，是指將放射性核素或放射性核素標(biāo)記的某種化合物引入(靜脈注射或口服)生物體，利用生物體的某些組織或器官所具有的選擇性吸收或濃聚放射性化合物的功能，待所引入的放射性核素藥物在生物體內(nèi)特定部位匯聚后，對生物體內(nèi)放射性核素藥物進行成像的技術(shù)。目前，臨床上廣泛使用正電子發(fā)射型計算機斷層顯像(Positron Emission Computed Tomography，簡稱PET)和單光子發(fā)射計算機斷層顯像(Single-Photon Emission Computed Tomography，簡稱SPECT)來對生物體內(nèi)的放射性核素藥物進行成像：通過探測放射性核素藥物在衰變時產(chǎn)生的γ射線并進行一系列計算，最終獲得放射性核素藥物在生物體內(nèi)的空間位置分布信息。截至目前，PET和SPECT仍是治療、研究、監(jiān)測生物體內(nèi)腫瘤的發(fā)展發(fā)生機制強有力的工具。然而，無論是PET還是SPECT，其使用成本都比較昂貴，這極大的限制了放射性核素藥物成像技術(shù)在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的廣泛使用。

切倫科夫熒光成像(Cerenkov Luminescence Imaging,簡稱CLI)是一種新興的放射性核素藥物成像技術(shù)，該技術(shù)通過使用光學(xué)成像設(shè)備來探測放射性核素藥物在核衰變的過程中產(chǎn)生的可見光和近紅外光信號，進而對生物體內(nèi)的放射性核素藥物進行顯像。相比PET和SPECT技術(shù)，CLI技術(shù)成本低廉、成像快速且易于操作。然而，CLI技術(shù)只能采集到放射性核素藥物所發(fā)出的切倫科夫熒光信號在生物體表面的光學(xué)分布信息，無法描述放射性核素藥物在生物體內(nèi)部的空間位置分布信息。

為了獲得放射性核素藥物在生物體內(nèi)的空間位置分布信息，研究者們基于CLI技術(shù)提出了切倫科夫斷層成像(Cerenkov Luminescence Tomography，簡稱CLT)技術(shù)。如中國科學(xué)院自動化所田捷團隊在其發(fā)明專利申請文件“基于切倫科夫效應(yīng)的斷層成像方法”，申請?zhí)枮?01080059913.0的PCT專利中提出了一種CLT方法，通過采用高階簡化球諧近似模型和迭代半閾值算子相耦合的方法，實現(xiàn)了放射性核素藥物在生物體內(nèi)部分布的二維斷層成像。但是，該成像方法是建立在放射性核素藥物衰變時發(fā)出的切倫科夫熒光信號能夠穿過生物組織到達(dá)生物體表面而被光學(xué)成像設(shè)備探測到的基礎(chǔ)上。作為放射性核素藥物衰變時的次級產(chǎn)物，切倫科夫熒光信號強度很弱，再加上生物組織對切倫科夫熒光信號的衰減影響比較嚴(yán)重，所以，當(dāng)放射性核素藥物位于生物體較深位置時，切倫科夫熒光信號難以到達(dá)生物體表被光學(xué)設(shè)備所探測到。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于放射熒光材料涂板的醫(yī)用放射性核素成像系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中切倫科夫熒光成像中切倫科夫熒光信號難以到達(dá)生物體表被光學(xué)設(shè)備所探測到的問題，同時相對于PET和SPECT成像方法降低了系統(tǒng)成本。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于放射熒光材料涂板的醫(yī)用放射性核素成像系統(tǒng)包括：

能量轉(zhuǎn)換板，用于將醫(yī)用放射性核素衰變時產(chǎn)生的高能射線轉(zhuǎn)變?yōu)榉派錈晒庑盘枺?/p>

探測裝置，用于將能量轉(zhuǎn)換板發(fā)出的放射熒光信號以及生物體表面的白光信號轉(zhuǎn)化為電信號；

控制成像裝置，用于對所述轉(zhuǎn)換后的電信號進行后續(xù)處理，獲得生物體內(nèi)醫(yī)用放射性核素對應(yīng)于其表面的二維位置信息和分布信息，所述控制成像裝置與所述探測裝置連接，；

避光暗箱，連接所述能量轉(zhuǎn)換板和探測裝置，避免放射熒光信號由能量轉(zhuǎn)換板傳遞到探測裝置過程受到外界光學(xué)信號的干擾。

其中，所述能量轉(zhuǎn)換板包括放射熒光材料涂板和鉛孔準(zhǔn)直板，所述放射熒光材料涂板與鉛孔準(zhǔn)直板緊密貼合。

其中，所述探測裝置包括成像透鏡以及面陣探測器，所屬放射熒光信號以及白光信號經(jīng)過成像透鏡聚焦至所述面陣探測器，所述面陣探測器將光學(xué)信號轉(zhuǎn)化為電信號傳輸至所述控制成像裝置。

其中，所述控制成像裝置包括面陣探測器控制卡以及與其相連接的計算機，所述面陣探測器控制卡與面陣探測器相連接。

其中，所述面陣探測器為CCD相機或CMOS相機。

其中，所述能量轉(zhuǎn)換板的一面位于所述探測裝置中成像透鏡的焦平面上。

一種基于放射熒光材料涂板的醫(yī)用放射性核素成像系統(tǒng)的成像方法，包括以下步驟：

(1)白光圖像采集階段：

(1a)將能量轉(zhuǎn)換板從避光暗箱上移除；

(1b)生物體表的白光信號經(jīng)過所述成像透鏡聚焦至所述面陣探測器；

(1c)所述面陣探測器將光信號轉(zhuǎn)化為電信號傳輸至控制成像裝置，獲得生物體表的白光圖像；

(2)放射熒光圖像采集階段：

(2a)將所述能量轉(zhuǎn)化板安裝在避光暗箱與所述探測裝置相對應(yīng)的一側(cè)；

(2b)生物體內(nèi)部的醫(yī)用放射性核素衰變產(chǎn)生的高能射線經(jīng)過所述鉛孔準(zhǔn)直板到達(dá)放射熒光材料涂板，激發(fā)放射熒光材料發(fā)出放射熒光；

(2c)所述放射熒光經(jīng)過所述成像透鏡聚焦至所述面陣探測器；

(2d)所述面陣探測器將放射熒光信號轉(zhuǎn)化為電信號傳輸至控制成像裝置，獲得放射熒光圖像；

(3)圖像融合階段：

將步驟(1c)和步驟(2d)所采集到的白光圖像和放射熒光圖像，在計算機上進行圖像去噪和融合處理，得道融合圖像；

(4)獲取醫(yī)用放射性核素的位置和分布信息：

基于步驟(3)得到的融合圖像，獲得生物體內(nèi)醫(yī)用放射性核素對應(yīng)于其表面的二維位置信息和分布信息。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明采用CCD相機配合放射熒光材料涂板實現(xiàn)醫(yī)用放射性核素藥物成像，相對于臨床/預(yù)臨床普遍使用的PET和SPECT技術(shù)和γ相機等核醫(yī)學(xué)成像裝置較大幅度降低了設(shè)備建造與維護成本，降低了核醫(yī)學(xué)成像研究的門檻；

2、本發(fā)明采用了較低成本的CCD相機配合放射熒光材料涂板實現(xiàn)醫(yī)用放射性核素藥物成像，相對于臨床/預(yù)臨床普遍使用的PET和SPECT技術(shù)和γ相機等核醫(yī)學(xué)成像裝置，損失了一定的靈敏度以及成像精度，但和現(xiàn)有的CLI技術(shù)相比，由于探測的是由具有極高生物組織穿透性的高能射線激發(fā)所得的放射熒光，而且該類射線在生物組織中傳播時幾乎不會發(fā)生傳輸方向的變化，所以本發(fā)明的靈敏度以及成像精度會高于現(xiàn)有的CLI技術(shù)。

附圖說明

圖1本發(fā)明系統(tǒng)組成示意圖；

圖2為本發(fā)明成像系統(tǒng)使用方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明實施例的預(yù)臨床實驗結(jié)果。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作詳細(xì)的說明。

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，一種基于放射熒光材料涂板的醫(yī)用放射性核素成像系統(tǒng)包括：能量轉(zhuǎn)換板1，用于將醫(yī)用放射性核素衰變時產(chǎn)生的高能射線轉(zhuǎn)變?yōu)榉派錈晒庑盘枺?/p>

探測裝置2，用于將所述能量轉(zhuǎn)換板1發(fā)出的放射熒光信號以及生物體表面的白光信號轉(zhuǎn)化為電信號；

控制與成像裝置3，與所述探測裝置2連接，用于對所述轉(zhuǎn)換后的電信號進行后續(xù)處理，獲得生物體內(nèi)醫(yī)用放射性核素對應(yīng)于其表面的二維位置信息和分布信息；

避光暗箱4，連接能量轉(zhuǎn)換板1和探測裝置2，避免放射熒光信號由能量轉(zhuǎn)換板傳遞到探測裝置過程受到外界光學(xué)信號的干擾。

需要說明的是，所屬能量轉(zhuǎn)換板1，包括放射熒光材料涂板11和鉛孔準(zhǔn)直板12，其中，鉛孔準(zhǔn)直板12和放射熒光材料涂板11緊密貼合在一起。

需要說明的是，所屬探測裝置2，包括成像透鏡21以及面陣探測器22，所屬放射熒光信號以及白光信號經(jīng)過成像透鏡21聚焦至所述面陣探測器22，再有所述面陣探測器22將光學(xué)信號轉(zhuǎn)化為電信號傳輸至所述控制與成像裝置3。

需要說明的是，所述控制與成像裝置3包括面陣探測器控制卡31，以及與其相連接的計算機32，其中，所述面陣探測器控制卡31與面陣探測器32相連接。

作為一種優(yōu)選方案，所述面陣探測器22為CCD相機或CMOS相機。

需要進一步說明的是，所述能量轉(zhuǎn)換板1的一面位于所述探測裝置2中成像透鏡21的焦平面上。

如圖2所示，一種基于放射熒光材料涂板的醫(yī)用放射性核素成像系統(tǒng)的成像方法，包括以下步驟：

(1)白光圖像采集階段：

(1a)將能量轉(zhuǎn)換板從避光暗箱上移除；

(1b)生物體表的白光信號經(jīng)過所述成像透鏡聚焦至所述面陣探測器；

(1c)所述面陣探測器將光信號轉(zhuǎn)化為電信號傳輸至控制成像裝置，獲得生物體表的白光圖像；

(2)放射熒光圖像采集階段：

(2a)將所述能量轉(zhuǎn)化板安裝在避光暗箱與所述探測裝置相對應(yīng)的一側(cè)；

(2b)生物體內(nèi)部的醫(yī)用放射性核素衰變產(chǎn)生的高能射線經(jīng)過所述鉛孔準(zhǔn)直板到達(dá)放射熒光材料涂板，激發(fā)放射熒光材料發(fā)出放射熒光；

(2c)所述放射熒光經(jīng)過所述成像透鏡聚焦至所述面陣探測器；

(2d)所述面陣探測器將放射熒光信號轉(zhuǎn)化為電信號傳輸至控制成像裝置，獲得放射熒光圖像；

(3)圖像融合階段：

將步驟(1c)和步驟(2d)所采集到的白光圖像和放射熒光圖像，在計算機上進行圖像去噪和融合處理，得道融合圖像；

(4)獲取醫(yī)用放射性核素的位置和分布信息：

基于步驟(3)得到的融合圖像，獲得生物體內(nèi)醫(yī)用放射性核素對應(yīng)于其表面的二維位置信息和分布信息。

需要說明的是，小動物體內(nèi)的醫(yī)用放射性核素藥物是¹⁸F-FDG核素探針，激發(fā)放射熒光材料發(fā)出放射熒光的高能射線是由該探針中的放射性核素衰變所產(chǎn)生的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，醫(yī)用放射性核素藥物也可以是Na¹³¹I核素探針等。

如圖3所示為本發(fā)明實施例的預(yù)臨床實驗結(jié)果，志愿者甲亢病患者，采用的醫(yī)用放射性核素藥物是Na¹³¹I。在對志愿者進行傳統(tǒng)的SPECT掃描診斷后，采用本發(fā)明提出的成像系統(tǒng)依據(jù)本發(fā)明提出的成像方法進行信號采集，得到甲狀腺內(nèi)部醫(yī)用放射性核素對應(yīng)其表面的二維位置信息和分布信息?？梢钥吹?，采用本發(fā)明獲取得到的甲狀腺內(nèi)部醫(yī)用放射性核素對應(yīng)其表面的二維位置信息和分布信息和臨床上SPECT掃描診斷結(jié)果具有較好的一致性。

對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。