CN103690244B - 一种光声与x射线断层成像融合的成像系统 - Google Patents
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Abstract
一种光声与X射线断层成像融合的成像系统，该系统包括数据源发射设备，用于分别发射X射线和激发光光源对样本进行照射；数据采集设备，用于通过X射线探测器探测经过样本的X射线剂量，以及通过光声探测器接收样本激发出的光声信号；控制及数据传输设备，用于控制滚筒的旋转，以针对滚筒内的样本使数据采集设备采集不同角度的投影数据；数据处理设备，用于对数据采集设备采集到的各模态数据进行处理。本发明能够实现光声成像和X射线断层成像（CT）的双模快速成像，能快速地得到成像样品的生物信息。
Description
技术领域
本发明属于医学分子影像领域，具体涉及一种光声与X射线断层成像融合的成像系统。
背景技术
光声成像技术是新发展起来的一种非入侵式和非电离式的医学成像技术，光声成像技术基于光声效应，它结合了纯光学成像具有的高对比度特性和纯超声成像具有的高分辨率、低衰减、高穿透特性，能够在一定的深度下获得高的图像分辨率和对比度，图像传递的信息量大，可以提供形态及功能信息。近年来，光声成像技术获得迅速发展，并成为当今国际研究的前沿热点课题，目前已在生物组织成像中得到广泛应用，如肿瘤检测、血管成像、脑功能成像等相关研究。
X射线断层成像可以得到各种不同密度物质的影像，可提供高分辨率的组织结构信息。
但是，单一的成像技术不能提供生物体全面的生理病理信息。因此，多模态成像成为了目前生物医学成像的发展趋势。利用高分辨率的X射线断层成像可以实现组织的精确定位，获得精确的结构信息；光声成像则可以提供光谱选择性的组织生理和病理改变的功能信息。因此，如果能够实现集成X射线断层成像与光声成像双模态于同一个系统，对研究组织的结构功能变化有着十分重大的意义。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一种光声与X射线断层成像融合的成像系统。
根据本发明提出的光声与X射线断层成像融合的成像系统包括：数据源发射设备，用于分别发射X射线和激发光光源对样本进行照射；数据采集设备，用于通过X射线探测器探测经过样本的X射线剂量，以及通过光声探测器接收样本激发出的光声信号；控制及数据传输设备，用于对数据采集设备进行控制，使得数据采集设备能够从不同角度分别采集到各模态下的数据，并将采集后的数据以及数据处理设备处理后的数据进行相应的传输；数据处理设备，用于对数据采集设备采集到的各模态数据进行处理。
本发明能够同机实现光声成像、X射线断层成像的多模态影像获取，能同时、快速地得到成像样本的生物信息。
附图说明
图1为本发明的光声与X射线断层成像融合的成像系统总体结构框图的侧视图。
图2为本发明的光声与X射线断层成像融合的成像系统总体结构框图的正视图。
图3为本发明光声与X射线断层成像融合的成像系统中样本承载模块的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。应指出的是，所描述的实例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
本发明提供了一种光声与X射线断层成像融合的成像系统。本发明能够实现实时、无损的生物体内激发荧光成像和X射线断层成像的多模态影像获取，能快速地得到成像样本的生物信息。
图1为本发明的光声与X射线断层成像融合的成像系统结构的侧视图图。图2为本发明的光声与X射线断层成像融合的成像系统结构的正视图图。该系统包括：数据源发射设备、数据采集设备、控制及数据传输设备、数据处理设备。
数据源发射设备用于分别发射X射线和激发光光源对样本进行照射，用X射线、激发光分别于样本组织进行作用。该设备进一步包括：
激光器，用于产生激发光照射样本，使样本产生光声信号。
X射线源，用于产生X射线扫描样本，使样本组织与X射线相互作用；
数据采集设备，用于采集经过与样本组织作用后的相关数据，包括X射线探测器探测经过样本的X射线剂量，以及光声探测器接收样本激发出的光声信号。该设备包括：
光声探测器，用于采集样本所发出的光声信号，并将其转换为电信号。
X射线探测器，用于采集经过样本后的X射线信号，并将其转换为电信号。
平移式样本承载台，用于承载样本，同时承载光声探测器，这是由于光声成像的时候不需要从各个角度采集信号，故不用放置在滚筒上。
机动滚筒，用于固定上述激光器、X射线源、X射线探测器等，并在系统运行时转动从而获得不同角度的数据信息，其中如图1所示，X射线源、样品承载台中心以及X射线探测器应处于同样水平线上。
控制及数据传输设备，用于控制平移式样本承载台的空间位置，以及控制滚筒的旋转获得不同角度的X射线投影数据和光声图像数据，并传输给计算机。该设备主要包括控制总线和数据传输总线，并提供一个可视化的操作界面，供用户根据需求对设备进行便捷的交互操作。
数据处理设备，对采集到的各模态数据进行处理，三维重建出样本的结构信息和光吸收分布信息。
电源，用于对整个系统各个设备提供相应的电源，以保证系统的正常运转。
图3为本发明光声与X射线断层成像融合的多模成像系统的工作流程图。参照图3，包括以下操作步骤：
步骤1：放置成像样本。将成像样本放置在成像样本承载台透明水槽内，在水槽中加入声耦合液，在水平向上调整样本台的位置，使成像样本位于旋转滚筒的圆心处。由于成像样本承载台与旋转滚筒是分离的，故在后续步骤中当旋转滚筒旋转时，成像样本始终保持水平静止。
步骤2：选择成像模态，若采用CT断层成像，则关闭激光器和光声探测器，对样本采集数据，数据处理并进行显示；若采用光声成像，则关闭X射线源和X射线探测器，对样本采集数据，进行数据处理并显示。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种光声与X射线断层成像融合的成像系统，该系统包括：
数据源发射设备，包括X射线源和激光器，分别用于发射X射线和激发光光源对样本进行照射；
数据采集设备，用于探测经过样本的X射线剂量，以及接收样本激发出的光声信号；其中所述数据采集设备包括：
光声信号采集器，用于采集受激发光照射的样本所发出的光声信号，并将其转换为电信号；
X射线探测器，用于采集经过样本后的X射线信号，并将其转换为电信号；
平移式样本承载台，用于承载样本，同时承载所述光声信号采集器；
机动滚筒，其上固定有所述X射线探测器、所述用于分别发射X射线和激发光光源的数据源发射设备，在系统运行时，所述机动滚筒被控制进行旋转，其上被选中的设备进行工作，从而获得不同角度的数据信息；
控制及数据传输设备，用于对数据采集设备进行控制，使得数据采集设备能够从不同角度分别采集到各模态下的数据，并将采集后的数据以及数据处理设备处理后的数据进行相应的传输；
数据处理设备，用于对数据采集设备采集到的各模态数据进行处理；
其中，所述光声信号的采集和所述X射线的采集位于同一区域；
所述平移式样本承载台与所述机动滚筒分离，当所述机动滚筒旋转时，所述平移式样本承载台始终保持水平方向；以及
当启用X射线源时，则关闭所述激光器和光声信号采集器，启用X射线探测器对样本采集数据，进行数据处理并显示；若启用激光器时，则关闭所述X射线源和X射线探测器，启用所述光声信号采集器对样本采集数据，进行数据处理并显示。
2.根据权利要求1所述的光声与X射线断层成像融合的成像系统，其特征在于，控制及数据传输设备执行以下控制：对机动滚筒的旋转方向和角度进行控制；对X射线源和激发光光源的发射开关及强度进行控制，以及X射线探测器和光声信号采集器的开关进行控制。
3.根据权利要求1所述的光声与X射线断层成像融合的成像系统，其特征在于数据处理设备包括：
数据预处理子单元，用于对采集到的光声数据和X射线断层成像模态数据进行预处理；
三维重建子单元，用于根据预处理后的数据重构出生物体内的X射线吸收系数分布图像以及生物体内光吸收系数分布图像。
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