CN102178512A - 一种多光学信息同步检测的双参数荧光分子断层成像装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多光学信息同步检测的双参数荧光分子断层成像装置及方法，该成像装置由伪随机编码激发模块、成像物体旋转模块和光学信号检测模块组成。伪随机编码激发模块包括激光器、相位/强度调制器、伪随机码生成器、聚焦光路和光学扫描振镜。成像物体旋转模块包括同轴旋转台和成像物体固定装置。光学信号检测模块包括分束镜、强度信息检测子模块和飞行时间曲线信息检测子模块。本发明提出的成像装置利用伪随机编码的激发光获取飞行时间曲线信息，具有较低成本和准确度高的优点，并通过旋转成像物体实现在360°范围的全角度成像，能够获得较多的光源-检测点对数，有利于提高双参数成像的空间分辨率。

Description

一种多光学信息同步检测的双参数荧光分子断层成像装置及方法

技术领域

本发明属于荧光分子断层成像技术领域，具体涉及一种多光学信息同步检测的双参数荧光分子断层成像装置及方法。

背景技术

在活体荧光成像中，特异性的荧光分子探针被用来标记小动物体内的细胞和分子。通过激发光激发这些荧光分子探针发出荧光，并在表面检测出射的荧光光子，可以得到与特定生物活动关联的信息。在各种活体荧光成像方法中，荧光分子断层成像(Fluorescence moleculartomography，FMT)技术考虑了光子在生物组织中漫射传播的数学模型，能够从表面探测到的荧光光子重建出荧光探针在小动物内部的三维分布等参数。这些定量化参数为生物和医学研究提供了重要的定量评价信息，可用于观察肿瘤的发展过程、评估药物对疾病的疗效、观察功能分子的相互作用、发现新的药物作用靶点等。

双参数荧光分子断层成像可同时获取荧光探针的荧光浓度和荧光寿命的三维分布，相对于只获取荧光浓度图像的单参数荧光分子断层成像可提供更多有价值的评价信息。M.Brambilla等提出了一种可同时检测反射和透射信号的双参数荧光分子断层成像装置(Time- resolved scanning system for double reflectance and transmittance fluorescence imaging of diffusive

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种多光学信息同步检测的双参数荧光分子断层成像装置及方法。本发明利用CCD相机密集空间采样光学信号的强度信息，并在部分检测点利用单光子计数光电倍增管同步采集光学信号的飞行时间曲线信息，可在较短的成像时间内获取较多的双参数成像所需的信息，提高双参数成像的时空分辨率。本发明利用伪随机编码的激发光获取飞行时间曲线信息，具有较低成本和准确度高的优点。

本发明提出的一种多光学信息同步检测的双参数荧光分子断层成像装置，由伪随机编码激发模块、成像物体旋转模块和光学信号检测模块组成。伪随机编码激发模块由激光器、相位/强度调制器、伪随机码生成器、聚焦光路和光学扫描振镜构成。成像物体旋转模块由同轴旋转台和成像物体固定装置组成。光学信号检测模块包括分束镜、强度信息检测子模块和飞行时间曲线信息检测子模块。

伪随机编码激发模块由激光器、相位/强度调制器、伪随机码生成器、聚焦光路和光学扫描振镜构成。激光器发出的激光在相位/强度调制器中被伪随机码生成器生成的高比特速率(＞＝10Gb/s)、高码长(1024位)的伪随机码调制的激光。该伪随机码调制的激光通过聚焦光路后，在距离成像物体后表面的临近位置被聚焦成一个直径小于1mm的小激光点，即伪随机编码的激发光点。然后通过计算机控制光学扫描振镜，将伪随机编码的激发光点投射到成像物体后表面的不同位置，该成像物体与光学扫描振镜沿水平方向的同一直线设置，所述的成像物体后表面是指成像物体朝向伪随机编码激发模块的正表面。伪随机码调制激发的主要目的在于获取光学信号的飞行时间曲线信息。伪随机码生成器在生成伪随机码序列后还向飞行时间曲线信息检测子模块发出触发信号(表征一段伪随机码序列开始的高电平脉冲)，用于确定伪随机码序列和检测电子脉冲的相对时间关系。

成像物体旋转模块由同轴旋转台和成像物体固定装置组成。所述同轴旋转台包括上下两个部分，通过螺杆和齿轮传动机构实现上下旋转台的同步旋转。成像物体4通过成像物体固定装置固定于同轴旋转台上，可以被同轴旋转台的水平旋转到不同的角度。其中旋转角度定义为，以同轴旋转台的旋转轴心为原点，同轴旋转台未旋转的原始角度即平行于水平方向时为0°，在每一次成像过程中，通过计算机控制同轴旋转台沿逆时针旋转到不同的旋转角度。经光学扫描振镜将伪随机编码的激发光点投射到成像物体后表面的不同位置后，经成像物体前表面发射出出射的光学信号，该光学信号经与水平方向夹角为45°方向的分束镜后，一定比例的光学信号不改变传播方向，沿原方向即水平方向到达强度信息检测子模块；另一部分光学信号的传播方向被偏置了90°(即垂直于水平方向向下偏置)，到达飞行时间曲线信息检测子模块。其中光学扫描振镜、成像物体和分束镜沿同一直线设置。

强度信息检测子模块由滤光片转轮A、摄像镜头和CCD相机构成。滤光片转轮A垂直于水平面设置，接收经分束镜透过的不改变传播方向的一定比例的光学信号，其平面垂直于摄像镜头和CCD相机所构成光路的光轴。通过计算机控制滤光片转轮A旋转到不同的孔位，利用相应孔位的带通光学滤光片A选择性地透过荧光或激发光。透过带通光学滤光片A的荧光或激发光，被摄像镜头成像于CCD相机的检测区域(CCD芯片)。CCD相机通过其上的大像素的CCD芯片实现了对检测区域的光学信号强度信息的密集空间采样，可获得较多的光源-检测点对数，有利于提高荧光分子断层成像的空间分辨率。

飞行时间曲线信息检测子模块由滤光片转轮B、多个光纤传导结构、多个单光子计数光电倍增管和多通道时间计数器构成。滤光片转轮B平行于水平面设置，接收经分束镜透过的一定比例的被偏置的光学信号。通过计算机控制滤光片转轮B旋转到不同的孔位，利用相应孔位的带通光学滤光片B选择性地透过荧光或激发光。多个光纤传导结构置于滤光片转轮B的下方，多个单光子计数光电倍增管置于滤光片转轮B的下方。每一个光纤传导结构的头部均有一聚焦镜A，使得光纤传导结构的光纤只收集成像物体表面的一个小检测区域的出射光子。多个光纤传导结构的光纤的头部在水平的平面上按照环形排布，以同时分别收集成像物体表面的多个检测点的出射光子。光子通过光纤传导结构后到达单光子计数光电倍增管后，被转换成一系列单独的电脉冲。这些电脉冲被多通道时间计数器时间计数后，传输到计算机后，电脉冲信号同编码激发光的伪随机码序列做自相关，可得到相应的飞行时间曲线信息。伪随机码生成器通过电缆连接到多通道时间计数器，伪随机码生成器生成的触发信号也被多通道时间计数器进行时间计数，以确定伪随机码序列和检测电子脉冲的相对时间关系。

所述的每个光纤传导结构均由聚焦镜A、光纤、聚焦镜B和滤光片转轮C组成，聚焦镜A的聚焦平面平行于水平面，聚焦镜B的聚焦平面与聚焦镜A的聚焦平面互相垂直。其中聚焦镜A的光轴垂直于光纤一端，而聚焦镜B光轴垂直于光纤的另一端。聚焦镜B将光纤后端出射的光子耦合到单光子计数光电倍增管的检测区域。且聚焦镜B的光轴垂直于光电倍增管的检测区域平面。滤光片转轮C在聚焦镜B和单光子计数光电倍增管之间，垂直于聚焦镜B的光轴。每一滤光片转轮C上安装有不同透过率的光学衰减片C，以调节达到单光子计数光电倍增管的光学信号的强度，保持电脉冲的生成速度接近但不超过单光子计数光电倍增管和多通道时间计数器所能达到的最大单光子计数速率。

所述的光学扫描振镜、同轴旋转台、滤光片转轮A、滤光片转轮B、滤光片转轮C、CCD相机、单光子计数光电倍增管、多通道时间计数器均与计算机相连接。本发明提出的一种多光学信息同步检测的双参数荧光分子断层成像方法，具体包括以下几个步骤：

步骤一：开启本装置伪随机编码激发模块、成像物体旋转模块和光学信号检测模块，并预热5～10分钟。预热后，从激光器出射稳定的恒定强度激光被相位/强度调制器和伪随机码生成器处理成伪随机码调制的激光，该伪随机码调制的激光通过聚焦光路104后，在距离成像物体后表面的临近位置被聚焦成伪随机编码的激发光点。

步骤二：通过计算机定义图像采集的基本参数。

(1)确定进行信号检测时同轴旋转台的旋转角度θ、相邻旋转角度之间间隔Δθ以及旋转角度的总数目i，进而可以知道旋转角度的最大度数。通常进行信号检测的旋转角度均匀分布在[0°，360°)范围内。例如，当旋转角度的总数目i＝24时，相应的旋转角度θ的范围为[0°，345°]，其相邻旋转角度之间的间隔Δθ为15°。所述的旋转角度θ＝0°是指同轴旋转台未旋转。

(2)确定成像物体后表面的激光投射位置，激光投射位置具有多个，均匀分布于成像物体的后表面上，激光投射位置满足成像物体后表面每2cm²具有1到6个激光投射位置。为使整个图像采集过程能取得更多的光源-检测点对数，在每个旋转角度，聚焦的激发光点会被光学扫描振镜投射到不同激光投射位置，在每个激光投射位置，光学信号检测模块均将采集出射的荧光和激发光信号。

步骤三：(1)通过计算机控制同轴旋转台旋转成像物体到起始旋转角度θ＝θ′(如θ＝θ′＝0°)。

(2)通过计算机控制光学扫描振镜随机地将伪随机编码的激发光点投射到成像物体的表面的第一个激光投射位置，该第一个激光投射位置是随机而定的，通过光学信号检测模块采集成像物体表面出射的荧光和激发光信号，其中一部分荧光和激发光信号不改变传播方向，到达强度信息检测子模块，通过计算机控制滤光片转轮A旋转到不同的孔位，利用相应孔位的带通光学滤光片A选择性地透过荧光或激发光，并传输到计算机；另一部分荧光和激发光信号经分束镜被偏置，到达飞行时间曲线信息检测子模块，并通过计算机控制滤光片转轮B旋转到不同的孔位，利用相应孔位的带通光学滤光片B选择性地透过荧光或激发光，并传输到计算机进行检测。

步骤四：返回步骤三(2)，按顺序完成该旋转角度内其余所有激光投射位置进行激光点投射，其余各激光投射位置的投射顺序是随机而定的，一般从第一个激光投射位置开始，按顺序逐次展开其余各个点的投射，并通过计算机检测相应的出射的荧光和激发光信号。同轴旋转台和计算机之间通过232串口实现通信；光学扫描振镜同计算机之间也通过232串口实现通信；光学信号检测模块的各子模块同计算机通过usb接口实现通信。

步骤五：通过计算机控制同轴旋转台旋转成像物体的旋转角度为θ＝θ′+Δθ，返回步骤三(2)～步骤四，按照与初始旋转角度投射时相同的激光投射位置的进行投射；

步骤六：判断旋转角度θ＝θ′+Δθ是否满足步骤一中设定的最大的旋转角度，当满足时，完成所有指定旋转角度的激发和检测，当不满足时，令旋转角度θ为θ+Δθ，并返回步骤五，直至旋转角度θ满足步骤一中设定的最大的投影角度。

本发明具有以下优点：

1、本发明提出的一种多光学信息同步检测的双参数荧光分子断层成像装置及方法，利用CCD相机密集空间采样光学信号的强度信息，并在部分检测点利用单光子计数光电倍增管同步采集光学信号的飞行时间曲线信息，可在较短的成像时间内获取较多的双参数成像所需的信息，提高双参数成像的时空分辨率。

2、本发明提出的一种多光学信息同步检测的双参数荧光分子断层成像装置及方法，通过旋转成像物体实现在360°范围的全角度成像，能够获得较多的光源-检测点对数，有利于提高双参数成像的空间分辨率。

3、本发明提出的一种多光学信息同步检测的双参数荧光分子断层成像装置及方法，利用伪随机编码的激发光获取飞行时间曲线信息，具有较低成本和准确度高的优点。

附图说明

图1：本发明提出的一种多光学信息同步检测的双参数荧光分子断层成像装置的结果示意图；

图2：本发明中伪随机编码激发模块的示意图；

图3：本发明中成像物体旋转模块的示意图；

图4：本发明中光学信号检测模块的强度信息检测子模块的示意图；

图5：本发明中光学信号检测模块的飞行时间曲线信息检测子模块的示意图；

图6：本发明中光学信号检测模块的飞行时间曲线信息检测子模块的光纤传导结构的示意图。

1-伪随机编码激发模块；2-成像物体旋转模块；3-光学信号检测模块；

4-成像物体；          101-激光器；        102-相位/强度调制器；

103-伪随机码生成器；  104-聚焦光路；      105-光学扫描振镜；

106-触发信号；        201-同轴旋转台；    202-成像物体固定装置；

301-分束镜；          302-强度信息检测子模块；

303-飞行时间曲线信息检测子模块；           501-滤光片转轮A；

A502-带通光学滤光片； 503-摄像镜头；       504-CCD相机；

601-滤光片转轮B；     602-带通光学滤光片B  603-多个光纤传导结构；

604-多个单光子计数光电倍增管；605-多通道时间计数器；

6031-聚焦镜A；        6032-光纤；          6033-聚焦镜B；

6034-滤光片转轮C；    6035-光学衰减片C。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的描述。

本发明提出的一种多光学信息同步检测的双参数荧光分子断层成像装置，如图1所示，由伪随机编码激发模块1、成像物体旋转模块2和光学信号检测模块3组成。如图2所示，伪随机编码激发模块1由激光器101、相位/强度调制器102、伪随机码生成器103、聚焦光路104和光学扫描振镜105构成。如图3所示，成像物体旋转模块2由同轴旋转台201和成像物体固定装置202组成。如图1所示，光学信号检测模块3包括分束镜301、强度信息检测子模块302和飞行时间曲线信息检测子模块303。

如图2所示，伪随机编码激发模块1由激光器101、相位/强度调制器102、伪随机码生成器103、聚焦光路104和光学扫描振镜105构成。激光器101发出的激光在相位/强度调制器102中被伪随机码生成器103生成的高比特速率(＞＝10Gb/s)、高码长(1024位)的伪随机码调制的激光。该伪随机码调制的激光通过聚焦光路104后，在距离成像物体后表面的临近位置被聚焦成一个直径小于1mm的小激光点即伪随机编码的激发光点。然后通过计算机控制光学扫描振镜105，将伪随机编码的激发光点投射到成像物体后表面的不同位置，该成像物体与光学扫描振镜105沿水平方向的同一直线设置，所述的成像物体后表面是指成像物体朝向伪随机编码激发模块1的正表面。伪随机码调制激发的主要目的在于获取光学信号的飞行时间曲线信息。伪随机码生成器103在生成伪随机码序列后还向飞行时间曲线信息检测子模块303发出触发信号16(表征一段伪随机码序列开始的高电平脉冲)，用于确定伪随机码序列和检测电子脉冲的相对时间关系。

如图3所示，成像物体旋转模块2由同轴旋转台201和成像物体固定装置202组成。所述同轴旋转台201包括上下两个部分，通过螺杆和齿轮传动机构实现上下旋转台的同步旋转。成像物体4通过成像物体固定装置202固定于同轴旋转台201上，可以被同轴旋转台201的水平旋转到不同的角度。其中旋转角度定义为，以同轴旋转台201的旋转轴心为原点，同轴旋转台201未旋转的原始角度即平行于水平方向时为0°，在每一次成像过程中，通过计算机控制同轴旋转台201沿逆时针旋转到不同的旋转角度。经光学扫描振镜105将伪随机编码的激发光点投射到成像物体后表面的不同位置后，经成像物体前表面发射出出射的光学信号，该光学信号经与水平方向夹角为45°方向的分束镜301后，一定比例的光学信号不改变传播方向，沿原方向即水平方向到达强度信息检测子模块302；另一部分光学信号的传播方向被偏置了90°(即垂直于水平方向向下偏置)，到达飞行时间曲线信息检测子模块303。其中光学扫描振镜105、成像物体和分束镜301沿同一直线设置。

如图4所示，强度信息检测子模块302由滤光片转轮A501、摄像镜头503和CCD相机504构成。滤光片转轮A501垂直于水平面设置，接收经分束镜301透过的不改变传播方向的一定比例的光学信号，其平面垂直于摄像镜头503和CCD相机504所构成光路的光轴。通过计算机控制滤光片转轮A501旋转到不同的孔位，利用相应孔位的带通光学滤光片A502选择性地透过荧光或激发光，并传输到计算机。透过带通光学滤光片A502的荧光或激发光，被摄像镜头503成像于CCD相机504的检测区域(CCD芯片)。CCD相机504通过其上的大像素的CCD芯片实现了对检测区域的光学信号强度信息的密集空间采样，可获得较多的光源-检测点对数，有利于提高荧光分子断层成像的空间分辨率。

如图5所示，飞行时间曲线信息检测子模块303由滤光片转轮B601、多个光纤传导结构603、多个单光子计数光电倍增管604和多通道时间计数器605构成。滤光片转轮B601平行于水平面设置，接收经分束镜301透过的一定比例的被偏置的光学信号。通过计算机控制滤光片转轮B601旋转到不同的孔位，利用相应孔位的带通光学滤光片B602选择性地透过荧光或激发光，并传输到计算机。多个光纤传导结构603置于滤光片转轮B601的下方，多个单光子计数光电倍增管604置于滤光片转轮B601的下方。每一个光纤传导结构603的头部均有一聚焦镜A6031，使得光纤传导结构603的光纤6032只收集成像物体表面的一个小检测区域的出射光子。多个光纤传导结构603的光纤6032的头部在水平的平面上按照环形排布，以同时分别收集成像物体表面的多个检测点的出射光子。光子通过光纤传导结构603后到达单光子计数光电倍增管604后，被转换成一系列单独的电脉冲。这些电脉冲被多通道时间计数器605时间计数后，传输到计算机后，电脉冲信号同编码激发光的伪随机码序列做自相关，可得到相应的飞行时间曲线信息。伪随机码生成器103通过电缆连接到多通道时间计数器605，如图2和图5所示，伪随机码生成器103生成的触发信号106(表征一个伪随机码序列开始的高电平脉冲)也被多通道时间计数器605进行时间计数，以确定伪随机码序列和检测电子脉冲的相对时间关系。

如图6所示，所述的每个光纤传导结构603均由聚焦镜A6031、光纤6032、聚焦镜B6033和滤光片转轮C6034组成，聚焦镜A6031的聚焦平面平行于水平面，聚焦镜B6033的聚焦平面与聚焦镜A6031的聚焦平面互相垂直。其中聚焦镜A6031的光轴垂直于光纤6032一端，而聚焦镜B6033光轴垂直于光纤6032的另一端。聚焦镜B6033将光纤6032后端出射的光子耦合到单光子计数光电倍增管604的检测区域。且聚焦镜B6033的光轴垂直于光电倍增管604的检测区域平面。滤光片转轮C6034在聚焦镜B6033和单光子计数光电倍增管604之间，垂直于聚焦镜B6033的光轴。每一滤光片转轮C634上安装有不同透过率的光学衰减片C6035，以调节达到单光子计数光电倍增管604的光学信号的强度，保持电脉冲的生成速度接近但不超过单光子计数光电倍增管604和多通道时间计数器605所能达到的最大单光子计数速率。

所述的光学扫描振镜105、同轴旋转台201、滤光片转轮A501、滤光片转轮B601、滤光片转轮C6034、CCD相机504、单光子计数光电倍增管604、多通道时间计数器605均与计算机相连接。本发明提出的一种多光学信息同步检测的双参数荧光分子断层成像方法，具体包括以下几个步骤：

步骤一：开启本装置伪随机编码激发模块1、成像物体旋转模块2和光学信号检测模块3，并预热5～10分钟。预热后，从激光器101出射稳定的恒定强度激光被相位/强度调制器102和伪随机码生成器103处理成伪随机码调制的激光，该伪随机码调制的激光通过聚焦光路104后，在距离成像物体后表面的临近位置被聚焦成伪随机编码的激发光点。

步骤二：通过计算机定义图像采集的基本参数。

(1)确定进行信号检测时同轴旋转台201的旋转角度θ、相邻旋转角度之间间隔Δθ以及旋转角度的总数目i，进而获得旋转角度的最大度数。通常进行信号检测的旋转角度均匀分布在[0°，360°)范围内。例如，当旋转角度的总数目i＝24时，相应的旋转角度θ的范围为[0°，345°]，其相邻旋转角度之间的间隔Δθ为15°。所述的旋转角度θ＝0°是指同轴旋转台201未旋转。

(2)确定成像物体后表面的激光投射位置，激光投射位置具有多个，均匀分布于成像物体的后表面，激光投射位置满足成像物体后表面每2cm²具有1到6个激光投射位置。为使整个图像采集过程能取得更多的光源-检测点对数，在每个旋转角度，聚焦的激发光点会被光学扫描振镜105投射到不同激光投射位置，在每个激光投射位置，光学信号检测模块3均将采集出射的荧光和激发光信号。

步骤三：(1)通过计算机控制同轴旋转台201旋转成像物体203到起始旋转角度θ＝θ′(如0°)。

(2)通过计算机控制光学扫描振镜105随机地将伪随机编码的激发光点投射到成像物体203的表面的第一个激光投射位置，该第一个激光投射位置是随机而定的，通过光学信号检测模块3采集成像物体表面出射的荧光和激发光信号，其中一部分荧光和激发光信号不改变传播方向，到达强度信息检测子模块302，通过计算机控制滤光片转轮A501旋转到不同的孔位，利用相应孔位的带通光学滤光片A502选择性地透过荧光或激发光，并传输到计算机；另一部分荧光和激发光信号经分束镜被偏置，到达飞行时间曲线信息检测子模块303，并通过计算机控制滤光片转轮B601旋转到不同的孔位，利用相应孔位的带通光学滤光片B602选择性地透过荧光或激发光，并传输到计算机进行检测。

步骤四：返回步骤三(2)，按顺序完成该旋转角度内其余所有激光投射位置的激光点投射，其余各激光投射位置的投射顺序是随机而定的，一般从第一个激光投射位置开始，按顺序逐次展开其余各个点的投射，并通过计算机检测相应的出射的荧光和激发光信号。同轴旋转台201和计算机之间通过232串口实现通信；光学扫描振镜105同计算机之间也通过232串口实现通信；光学信号检测模块3的各子模块同计算机通过usb接口实现通信。

步骤五：通过计算机控制同轴旋转台201旋转成像物体203沿逆时针旋旋转到θ＝θ′+Δθ的旋转角度上，返回步骤三(2)～步骤四，按照与初始旋转角度投射时相同的激光投射位置的进行投射；

步骤六：判断旋转角度θ＝θ′+Δθ是否满足步骤一中设定的最大的旋转角度，当满足时，完成所有指定旋转角度的激发和检测，当不满足时，令旋转角度θ为θ+Δθ，并返回步骤五，直至旋转角度θ满足步骤一中设定的最大的投影角度。

所述的激光器101、滤光片A502、滤光片B602的选择是根据成像物体203内部的荧光探针的激发和发射波长来选取的。滤光片转轮A501和滤光片转轮B601的孔位在3到5个之间，但是具体数目可以更多。在滤光片转轮A 501和滤光片转轮B601至少均有两个安装光学滤光片A502和光学滤光片B602的孔位，其它孔位安装不透光的挡片。不检测信号时，通过计算机控制滤光片转轮A501和滤光片转轮B601旋转到不透光的挡片所在的孔位，可保护所述检测器CCD相机504和多个单光子计数光电倍增管604，延长其使用寿命。

滤光片转轮6034的孔位3到5个之间每个孔位配置不同透过率的光学衰减片6035，其中第一个孔位的光学衰减片的透过率为90％，其他孔位的透过率按照10倍比例逐次递减，即透光率依次为9％、0.9％、0.09％等。

所述的光纤传导结构603的数目在3到5个之间，排布在80～120度的半环形角度内。单光子计数光电倍增管604的数目与光纤传导结构603数目一致。

Claims (8)

1.一种多光学信息同步检测的双参数荧光分子断层成像装置，其特征在于：包括伪随机编码激发模块、成像物体旋转模块和光学信号检测模块，伪随机编码激发模块包括激光器、相位/强度调制器、伪随机码生成器、聚焦光路和光学扫描振镜，成像物体旋转模块包括同轴旋转台和成像物体固定装置，光学信号检测模块包括分束镜、强度信息检测子模块和飞行时间曲线信息检测子模块；

激光器发出的激光在相位/强度调制器中被伪随机码生成器生成伪随机码调制的激光，该激光通过聚焦光路后，在距离成像物体后表面的临近位置被聚焦成伪随机编码的激发光点，然后通过计算机控制光学扫描振镜，将伪随机编码的激发光点投射到成像物体后表面，该成像物体与光学扫描振镜沿水平方向的同一直线设置伪随机码生成器在生成伪随机码序列后还向飞行时间曲线信息检测子模块发出触发信号；

所述同轴旋转台包括上下两个部分，通过螺杆和齿轮传动机构实现上下旋转台的同步旋转；成像物体通过成像物体固定装置固定于同轴旋转台上，被同轴旋转台水平旋转到不同的角度，经光学扫描振镜将伪随机编码的激发光点投射到成像物体后表面的不同位置后，经成像物体前表面发射出出射的光学信号，该光学信号经与水平方向夹角为45°方向的分束镜后，一部分光学信号不改变传播方向，沿原方向即水平方向到达强度信息检测子模块；另一部分光学信号的传播方向被偏置了90°，到达飞行时间曲线信息检测子模块；所述的光学扫描振镜、成像物体和分束镜沿同一直线设置；

强度信息检测子模块由滤光片转轮A、摄像镜头和CCD相机构成，滤光片转轮A垂直于水平面设置，接收经分束镜透过的不改变传播方向的光学信号，其平面垂直于摄像镜头和CCD相机所构成光路的光轴，通过计算机控制滤光片转轮A旋转到不同的孔位，利用相应孔位的带通光学滤光片A选择性地透过荧光或激发光，透过带通光学滤光片A的荧光或激发光，被摄像镜头成像于CCD相机的检测区域；CCD相机通过CCD芯片实现对检测区域的光学信号强度信息的密集空间采样；

飞行时间曲线信息检测子模块由滤光片转轮B、多个光纤传导结构、多个单光子计数光电倍增管和多通道时间计数器构成，滤光片转轮B平行于水平面设置，接收经分束镜透过的被偏置的光学信号，通过计算机控制滤光片转轮B旋转到不同的孔位，利用相应孔位的带通光学滤光片B选择性地透过荧光或激发光；多个光纤传导结构置于滤光片转轮B的下方，多个单光子计数光电倍增管置于滤光片转轮B的下方；光子通过光纤传导结构后到达单光子计数光电倍增管后，被转换成一系列单独的电脉冲，这些电脉冲被多通道时间计数器时间计数后，传输到计算机后，电脉冲信号同编码激发光的伪随机码序列做自相关，得到相应的飞行时间曲线信息，且伪随机码生成器生成的触发信号也被多通道时间计数器进行时间计数，确定伪随机码序列和检测电子脉冲的相对时间关系；

所述的光学扫描振镜、同轴旋转台、滤光片转轮A、滤光片转轮B、CCD相机、单光子计数光电倍增管、多通道时间计数器均与计算机相连接。

2.根据权利要求1所述的一种多光学信息同步检测的双参数荧光分子断层成像装置，其特征在于：所述的光纤传导结构由聚焦镜A、光纤、聚焦镜B和滤光片转轮C组成，聚焦镜A的聚焦平面平行于水平面，聚焦镜B的聚焦平面与聚焦镜A的聚焦平面互相垂直，聚焦镜A的光轴垂直于光纤一端，而聚焦镜B光轴垂直于光纤632的另一端，聚焦镜B将光纤后端出射的光子耦合到单光子计数光电倍增管的检测区域，且聚焦镜B的光轴垂直于光电倍增管的检测区域平面，滤光片转轮C在聚焦镜B和单光子计数光电倍增管之间，垂直于聚焦镜B的光轴，每一滤光片转轮C上安装有不同透过率的光学衰减片C，用于调节达到单光子计数光电倍增管的光学信号的强度。

3.根据权利要求2所述的一种多光学信息同步检测的双参数荧光分子断层成像装置，其特征在于：所述的滤光片转轮C与计算机相连接。

4.根据权利要求2所述的一种多光学信息同步检测的双参数荧光分子断层成像装置，其特征在于：所述的滤光片转轮C的孔位3到5个之间，每个孔位配置不同透过率的光学衰减片。

5.根据权利要求1所述的一种多光学信息同步检测的双参数荧光分子断层成像装置，其特征在于：所述的滤光片转轮A和滤光片转轮B的孔位在3到5个之间，滤光片转轮A和滤光片转轮B至少分别有两个安装光学滤光片A和光学滤光片B的孔位，其它孔位安装不透光的挡片。

6.根据权利要求1所述的一种多光学信息同步检测的双参数荧光分子断层成像装置，其特征在于：所述的光纤传导结构的数目在3到5个之间，排布在80～120度的半环形角度内。

7.根据权利要求1所述的一种多光学信息同步检测的双参数荧光分子断层成像装置，其特征在于：所述的单光子计数光电倍增管的数目与光纤传导结构数目一致。

8.一种多光学信息同步检测的双参数荧光分子断层成像方法，其特征在于：具体包括以下几个步骤：

步骤一：开启本装置伪随机编码激发模块、成像物体旋转模块和光学信号检测模块，从激光器出射稳定的恒定强度激光被相位/强度调制器和伪随机码生成器处理成伪随机码调制的激光；

步骤二：通过计算机定义图像采集的基本参数：

(1)确定进行信号检测时同轴旋转台的旋转角度θ、相邻旋转角度之间间隔Δθ以及旋转角度的总数目i，进而获得旋转角度的最大度数，该伪随机码调制的激光通过聚焦光路后，在距离成像物体后表面的临近位置被聚焦成伪随机编码的激发光点；

(2)确定成像物体后表面的激光投射位置；

步骤三：(1)通过计算机控制同轴旋转台旋转成像物体到起始旋转角度θ＝θ′；

(2)通过计算机控制光学扫描振镜随机地将伪随机编码的激发光点投射到成像物体的表面的第一个激光投射位置，通过光学信号检测模块3采集成像物体表面出射的荧光和激发光信号，其中一部分荧光和激发光信号不改变传播方向，到达强度信息检测子模块，选择性地透过荧光或激发光，并传输到计算机进行检测；另一部分荧光和激发光信号经分束镜被偏置，到达飞行时间曲线信息检测子模块，选择性地透过荧光或激发光，并传输到计算机进行检测；

步骤四：返回步骤三(2)，按顺序完成该旋转角度内其余所有激光投射位置进行激光点投射，并通过计算机接收并检测相应的出射的荧光和激发光信号；

步骤五：通过计算机控制同轴旋转台旋转成像物体的旋转角度为θ＝θ′+Δθ，返回步骤三(2)～步骤四，按照与初始旋转角度投射时相同的激光投射位置的进行投射；

步骤六：判断旋转角度θ＝θ′+Δθ是否满足步骤一中设定的最大的旋转角度，当满足时，完成所有指定旋转角度的激发和检测，当不满足时，令旋转角度θ为θ+Δθ，并返回步骤五，直至旋转角度θ满足步骤一中设定的最大的投影角度。

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