CN104939858B - 一种结合X-ray和荧光的多模态断层成像系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种结合X‑ray和荧光的多模态断层成像系统和方法，设置X‑ray激励和探测模块位于与旋转镜结构转轴正交的水平轴上，成像物体固定在水平面内旋转的透光水平旋转台上。在成像物体CT成像中，水平旋转台转动带动成像物体在水平面内转动，实现不同角度的X‑ray激励和探测。在X‑ray荧光断层成像中，水平旋转台带动成像物体旋转到不同角度，实现不同的X‑ray激励；在每个X‑ray激励方向，旋转镜可以旋转到不同角度实现多角度的光学探测。本发明中基于推拉式载物平台设计使得成像物体的放置方便、快捷、安全，并且成像物体无需悬吊，处于其自然状态，方便生物医学应用；位于载物平台上透光的旋转动物床保证成像物体在自然的状态下进行快速的多模态成像。

Description

一种结合X-ray和荧光的多模态断层成像系统和方法

技术领域

本发明属于分子成像技术领域，具体来说，是一种结合X-ray和荧光的多模态断层成像系统和方法，可同时获得结构和功能两方面的信息。

背景技术

利用特异性的携带荧光的探针来标记特定的分子或细胞，基于光学的分子影像可以通过表明探测到的荧光信号来反演靶标在小动物体内分布。依据成像探针的不同，可以分为荧光分子断层成像（Fluorescence molecular tomography）和X射线荧光断层成像（X-ray fluorescence tomography）。在荧光分子断层成像中，所用的荧光探针需要被特定波长范围的激励光源激发发出荧光。在X射线荧光断层成像中，所使用的探针可以被X射线激发后发出荧光。

在荧光分子断层成像中，无需利用X-ray，即可以完成成像。然而，光子在生物组织中的强散射使得断层成像的空间分辨能力受限。结合X-ray CT的解剖结构信息，光学成像的分辨能力可以大幅度提升，并且结合解剖结构图像对光学分子影像的分析和解释会更为全面。

然而，目前的结合光学和X-ray的多模态成像系统存在一些局限。最简单的多模态系统通常将光学和X-ray的激励和探测元件固定，通过轴向旋转小动物来实现多模态成像。然而这类系统对小动物的悬吊使得成像的准备过程相对复杂，并且旋转过程也容易带来小动物及其内部器官位置的移动。另外一种实现方式是通过在一个旋转架上安装光学和X-ray的激励和探测元件，然而将这些精密、笨重的部件安装在旋转架上一方面使得系统实现复杂，另一方面也使得系统校准过程复杂。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种多模态断层成像系统和方法，是一种无须轴向旋转小动物，并且无须旋转光学和X-ray激励和探测部件的全角度X-ray和光学的多模态成像系统；可以进行荧光分子断层成像、X-ray荧光断层成像和小动物CT成像等，提供结构和分子影像的信息，能够应用于高分辨分子影像研究领域。

一种结合X-ray和荧光的多模态断层成像系统，包括推拉式载物平台、旋转镜模块、二维激光扫描模块、透光旋转动物床、X-ray 成像系统与光学采集模块。

其中，推拉式载物平台上安装有透光旋转动物床，实现透光旋转动物床在水平方向上的平移运动；透光旋转动物床用来放置成像物体，实现成像物体周向上的旋转。

所述旋转镜模块包括左部旋转镜模块与右部旋转镜模块；左部旋转镜模块与右部旋转镜模块均包括转轮支架、转盘、转盘转轴、同步带传动结构B与两块反射镜；其中，转轮支架上通过轴承安装有转盘转轴，转盘转轴为筒状结构，用作推拉式载物平台平移的通道；转盘固定在转盘转轴端部。反射镜为两块，安装转轮支架一侧，分别通过反射镜固定件安装在转盘上，使两块反射镜，镜面相对，相互平行，与水平面形成夹角；同步带传动结构B用来驱动转盘转轴转动，进而实现两块反射镜的转动。

上述结构右部旋转镜模块中两个反射镜与左部旋转镜模块中的两个反射镜相对设置；同时，左部旋转镜模块中的转盘上还安装有扫描架，用来安装二维激光扫描模块。

所述二维激光扫描模块3由两个正交的一维线性导轨构成，包括一条x导轨、两条y导轨与一根激光笔；其中，x导轨两侧分别与两条y导轨上的滑块相连；x导轨的滑块上安装有激光笔；x导轨与两条y导轨分别通过同步带传动结构B驱动运动，实现激光笔激光笔在二维平面内扫描。

所述的X-ray 成像系统包括X射线源、X射线平板探测器；其中，x射线源与x射线平板探测器分别通过支架支撑，位于透光旋转动物床两侧；使x射线源的发射端朝向x射线平板探测器；光学采集模块通过支架支撑，使光学采集模块镜头正对后部旋转模块中转盘转轴通孔；并使x射线源射出的X-ray进入成像物体所激发的荧光信号可由光学采集模块进行采集。

基于权利要求1所述一种结合X-ray和荧光的多模态断层成像系统的X-ray荧光断层成像和荧光分子断层成像方法，具体实现方式如下：

对于荧光分子断层成像：

步骤一、实验准备；

实验准备的内容包括准备实验用成像物体，并在成像物体内包埋荧光分子探针，将成像物体固定设置在透光旋转动物床上；随后开启多模态断层成像系统，预热5分钟。

步骤二、白光轮廓获取成像，得到成像物体的三维轮廓；

打开外部白光光源，在上位机中设置进行白光成像的相关参数；且根据实验要求，设定X-ray断层成像配置文件和荧光分子断层成像配置文件。

步骤三、进行荧光成像；

在上位机中导入荧光分子断层成像配置文件，并由上位机控制推拉式载物平台平移，使成像物体位于在左部旋转镜模块中上方反射镜与下方反射镜之间；上位机软件根据荧光分子断层成像配置文件，控制旋转镜模块运行角度α；随后上位机控制二维激光扫描模块，按照实验要求的扫描方式，带动激光笔在二维方向运行，使激光光束通过左部旋转镜模块中上方反射镜，到达位于推拉式载物平台上的成像物体，实现了对成像物体的二维扫描；通过上位机控制旋转镜模块运行不同角度，完成不同角度的二维激光扫描，最终实现成像物体的全角度扫描。荧光成像完成以后，关闭光学采集模块、旋转镜模块、二维激光扫描模块。

步骤四、进行X-ray断层成像；

通过上位机控制推拉式载物平台平移，使成像物体置于X射线源与X射线平板探测器之间；随后，打开X射线源与X射线平板探测器；由上位机根据X-ray断层成像配置文件，驱动透光旋转动物床按照实验要求的方式旋转；同时X射线源发射X-ray，穿透成像物体，被X射线平板探测器采集得到，得到X射线投影图像；完成X-ray断层成像后，关闭X射线源与X射线平板探测器。

步骤五、成像完成，关闭多模态断层成像系统。

对于X-ray荧光断层成像，其步骤如下：

步骤一、实验准备；

准备实验用成像物体，并在成像物体内包埋探针，将成像物体固定设置在透光的旋转动物床4上；随后开启本发明多模态断层成像系统，预热5分钟。

步骤二、白光轮廓获取成像，得到成像物体的三维轮廓；

打开外部白光光源，在上位机中置进行白光成像的相关参数，根据实验要求，设定X-ray荧光断层成像配置文件。

步骤三、进行X-ray荧光断层成像；

在上位机中导入X-ray荧光断层成像配置文件，通过上位机控制推拉式载物平台平移，使成像物体置于X射线源与X射线平板探测器之间；随后，打开X射线源；由上位机根据X-ray荧光断层成像配置文件，驱动透光旋转动物床按照实验要求旋转到不同角度。在每一X-ray投影角度下，X射线源发射X-ray，激发成像物体发射荧光；在同一个X-ray投影角度下，通过上位机控制旋转镜模块根据实验要求运行不同角度，采集多个角度的荧光信号，由此完成X-ray荧光断层成像；随后，关闭光学采集模块、旋转镜模块、X射线源模块与透光旋转动物床。

步骤四、成像完成，关闭多模态断层成像系统。

本发明的优点在于：

1、本发明多模态断层成像系统，以旋转镜结构为基础，以旋转光路的方式实现光学全角度扫描，具有光学成像质量高，系统复杂度小、成像方便的优点；

2、本发明多模态断层成像系统，提出的透明的旋转动物床设计，可以在不绕小动物长轴方向旋转的情况下，实现全角度的X射线激励和探测；同时透明旋转台不会遮蔽光学信号，满足了X-ray和光学信号同步传输的要求。

3、本发明多模态断层成像系统中，推拉式载物台设计使得成像物体的装载方便和简单；旋转动物床固定在该平台上，保证在同轴的不同位置分别进行光学成像和X-ray成像，充分利用了空间，并保证了两种不同物理信号之间的独立性。

附图说明

图1为本发明结合X-ray和荧光的多模态断层成像系统整体结构示意图；

图2为本发明结合X-ray和荧光的多模态断层成像系统中推拉式载物平台结构示意图；

图3为推拉式载物平台中平移台平板安装方式示意图；

图4为本发明结合X-ray和荧光的多模态断层成像系统中旋转镜模块的左部旋转镜模块结构示意图；

图5为本发明结合X-ray和荧光的多模态断层成像系统中旋转镜模块的右部旋转镜模块结构示意图；

图6为为本发明结合X-ray和荧光的多模态断层成像系统中二维激光扫描模块结构示意图；

图7为本发明结合X-ray和荧光的多模态断层成像系统中透光旋转动物床结构示意图；

图8为本发明结合X-ray和荧光的多模态断层成像系统中X-ray 成像系统结构示意图。

图中：

1-推拉式载物平台	2-旋转镜模块	3-二维激光扫描模块
			4-透光旋转动物床	5-X-ray 成像系统	6-光学采集模块
101-支座	102-支撑板	103-T型材支撑件
			104-导轨	105-滑块	106-同步带传动结构A
107-平板连接件	108-平移台平板	106a-步进电机A
			106b-同步带轮A	106c-同步带A	2a-左部旋转镜模块
2b-右部旋转镜模块2b	201-转轮支架	202-转盘
			203-转盘转轴	204-同步带传动结构B	205-反射镜
204a-步进电机B	204b-同步带轮B	204c-同步带B
			301-x导轨	302-y导轨	303-激光笔
301a-x导轨滑块	302a-y导轨滑块	401-透明圆盘
			402-轴承齿轮	403-外齿轮	404-步进电机D
501-X射线源	502- X射线平板探测器

具 体 实 施 方 式

下面结合附图对本发明的内容进行详细说明。

本发明多模态断层成像系统，包括推拉式载物平台1、旋转镜模块2、二维激光扫描模块3、透光旋转动物床4、X-ray 成像系统5与光学采集模块6，如图1所示。

所述推拉式载物平台1包括支座101、支撑板102、T型材支撑件103、导轨104、滑块105、同步带传动结构A106、平板连接件107与平移台平板108，如图2，图3所示。其中，支座101上安装有水平设置的支撑板102，支撑板102上表面安装有T型材支撑件103；T型材支撑件103上安装有导轨104，导轨104上安装有滑块105，滑块105沿导轨104的滑动通过同步带传动结构A106驱动。所述同步带传动结构A106中，一个同步带轮A106b固定安装在步进电机A106a输出轴上，步进电机安装在导轨104一端；另一个同步带轮A106b通过固定件安装在导轨104另一端；两个同步带轮A106b间通过同步带A106c实现传动；且将滑块105与同步带A106c间通过连接件紧固。滑块105上安装有平板连接件107，平板连接件107用来安装水平设置的平移台平板108，平移台平板108上开有安装孔，用来安装透光旋转动物床4。由此通过步进电机A106a工作可带动滑块105在导轨104上前后方向的移动，进而调节透光旋转动物床4的水平位置。

如图4、图5所示，所述旋转镜模块包括左部旋转镜模块2a与右部旋转镜模块。左部旋转镜模块2a与右部旋转镜模块组成部件相同，结构近似，分别设置于光学平台上左右位置，包括转轮支架201、转盘202、转盘转轴203、同步带传动结构B204与两块反射镜205。其中，转轮支架201上开有圆形通孔；转盘转轴203为筒状结构，穿过圆形通孔，并通过轴承与转轮支架201间轴承连接；转盘202固定在转盘转轴203端部。反射镜205为两块，分别通过反射镜205固定件安装在转盘202上，使两块反射镜205，镜面相对，相互平行，与水平面形成夹角a。上述两块反射镜205的转动通过同步带传动结构B204驱动；所述同步带传动结构B204中，一个同步带轮B204b固定安装在步进电机B204a输出轴上，步进电机B204a通过电机支架支撑；另一个同步带轮B204b固定在转盘转轴203一端；两个同步带轮B204b间通过同步带B204c实现传动。

上述结构左部旋转镜模块2a中的转盘转轴203作为推拉式载物平台1中平移台平板108平移的通道；且转轮支架201底端设计一体机构的凸台，用来安装推拉式载物平台1，支座101实现推拉式载物平台1与左部旋转镜模块2a间的定位。上述结构右部旋转镜模块中两个反射镜205与左部旋转镜模块2a中的两个反射镜205相对设置，且使左部旋转镜模块2a中位于上方的反射镜205竖直位置高于右部旋转镜模块中位于上方的反射镜205。同时，左部旋转镜模块2a中的转盘202上还安装有扫描架，用来安装二维激光扫描模块3。

所述二维激光扫描模块3由两个正交的一维线性导轨104构成，包括一条x导轨301、两条y导轨302与一根激光笔303。其中，x导轨301沿横向水平设置，安装在x导轨301底座上，x导轨301上安装有x导轨滑块301a，x导轨滑块301a上安装有激光笔303，由此，使激光笔303实现沿x导轨301方向的移动。y导轨302为两条，分别竖直设置在x导轨301的两端，且分别固定在两个y导轨302底座上；两条y导轨302上均安装有y导轨滑块302a，使x导轨301底座两端分别固定在两个y导轨滑块302a上。由此，使激光笔303实现沿y导轨302方向的移动，进而实现激光笔303在二维平面内扫描。上述激光笔303的移动通过在x导轨301上以及一条y导轨302上安装的步进电机驱动同步带传动结构C实现。x导轨104上的同步带传动结构C中，一个同步带轮C固定安装在步进电机C输出轴上，步进电机C安装在x导轨104的一端；另一个同步带轮C通过连接件安装在x导轨301另一端；两个同步带轮C间通过同步带C实现传动；且x导轨滑块301a与同步带C间通过连接件紧固。y导轨302上的同步带传动结构C中，一个同步带轮C固定安装在步进电机C输出轴上，步进电机C安装在y导轨302的一端；另一个同步带轮C通过安装架安装在y导轨302另一端；两个同步带轮C间通过同步带C套接；且将y导轨滑块302a与同步带C间通过连接件紧固。

所述的透光旋转动物床4用来承载成像物体，包括透明圆盘401、轴承齿轮402、外齿轮403与步进电机D404。其中，轴承齿轮402外圈固定安装在推拉式载物平台1中平移台平板108上的安装孔内，内圈与外齿轮403啮合。外齿轮403安装在步进电机D404的输出轴上，步进电机D404通过安装在平移台平板108底面上的电机支架支撑。轴承齿轮401上有安装孔，玻璃材质的透明圆盘401通过安装孔与轴承齿轮401固定。上述透明圆盘401用来承载成像物体；由此，步进电机D404驱动外齿轮403，并通过齿轮传动，带动透明圆盘401在水平面内转动，实现成像物体的在水平面内旋转。

所述的X-ray 成像系统5包括X射线源501、X射线平板探测器502，如图8所示。其中，x射线源501与x射线平板探测器502分别通过支架支撑，位于透光旋转动物床4两侧。使x射线源501的发射端朝向x射线平板探测器502。由此，X-ray从X射线源发出，经过成像物体后，被X射线平板探测器502采集。通过控制透光旋转动物床4旋转不同角度，实现不同角度的X-ray激励，得到不同角度的X-ray投影图像。在进行X-ray荧光断层成像时，由X-ray激发的荧光信号能够通过旋转镜模块2折转，被光学采集模块6采集。

光学采集模块6通过支架支撑在右部旋转镜模块2b后方，如图1所示；光学采集模块6镜头正对后部旋转模块中转盘转轴203通孔，使x射线源射出的X-ray进入成像物体所激发的荧光信号可由光学采集模块6进行采集，形成X-ray荧光图像。而激光笔发射的光束由左部旋转镜模块2a中上方的反射镜205反射后，到达成像物体，实现成像物体的二维扫描；成像物体发出的光依次经过左部旋转镜模块2a中下方的反射镜205、右部旋转镜模块2b下方的反射镜205以及右部旋转镜模块2b上方的反射镜205后，通过右部旋转镜模块2b中转盘转轴203通孔进入光学采集模块6。本发明中左部旋转镜模块2a与右部旋转镜模块2b中的步进电机B204a运行参数完全相同，并由相同控制信号进行控制，由此实现了左部旋转镜模块2a与右部旋转镜模块2b完全同步的运行。

基于以上所述的多模态断层成像系统，本发明提出基于该系统的X-ray荧光断层成像和荧光分子断层成像方法，具体实现方式如下：

对于荧光分子断层成像，具体步骤如下：

步骤一、实验准备；

实验准备的内容包括准备实验用成像物体，并在成像物体内包埋荧光分子探针，将成像物体固定设置在透光旋转动物床4上；随后开启本发明多模态断层成像系统，使系统预热5分钟。

步骤二、白光轮廓获取成像，得到成像物体的三维轮廓；

打开外部白光光源，在上位机中设置进行白光成像的相关参数；且根据实验要求，设定X-ray断层成像配置文件和荧光分子断层成像配置文件。

步骤三、进行荧光成像；

在上位机中导入荧光分子断层成像配置文件，并由上位机控制推拉式载物平台1平移，使成像物体位于左部旋转镜模块2a中上方反射镜205与下方反射镜205之间。上位机软件根据荧光分子断层成像配置文件，控制旋转镜模块2运行一定角度。随后上位机控制二维激光扫描模块3，按照实验要求的扫描方式，带动激光笔303在二维方向运行，使激光光束通过左部旋转镜模块2a中上方反射镜205，到达位于推拉式载物平台1上的成像物体，进而实现了对成像物体的二维扫描。通过上位机控制旋转镜模块2运行不同角度，完成不同角度的二维激光扫描，最终实现成像物体的全角度扫描。荧光成像完成以后，关闭光学采集模块6、旋转镜模块4、二维激光扫描模块2。

步骤四、进行X-ray断层成像；

通过上位机控制推拉式载物平台1平移，使成像物体置于X射线源501与X射线平板探测器502之间。随后，打开X射线源501与X射线平板探测器502。由上位机根据X-ray断层成像配置文件，驱动透光旋转动物床4按照实验要求的方式旋转；同时X射线源501发射X-ray，穿透成像物体，被X射线平板探测器502采集得到，得到X射线投影图像。完成X-ray断层成像后，关闭X射线源501与X射线平板探测器502。

步骤五、成像完成，关闭多模态断层成像系统。

对于X-ray荧光断层成像，其步骤如下：

步骤一、实验准备。

准备实验用成像物体，并在成像物体内包埋探针，将成像物体固定设置在透光的旋转动物床4上；随后开启本发明多模态断层成像系统，使系统预热5分钟。

步骤二、白光轮廓获取成像，得到成像物体的三维轮廓；

打开外部白光光源，在上位机中置进行白光成像的相关参数，根据实验要求，设定X-ray荧光断层成像配置文件。

步骤三、进行X-ray荧光断层成像；

在上位机中导入X-ray荧光断层成像配置文件，通过上位机控制推拉式载物平台1平移，使成像物体置于X射线源501与X射线平板探测器502之间；随后，打开X射线源501。由上位机根据X-ray荧光断层成像配置文件，驱动透光旋转动物床4按照实验要求旋转到不同角度。在每一X-ray投影角度下，X射线源501发射X-ray，激发成像物体发射荧光；在同一个X-ray投影角度下，通过上位机控制旋转镜模块2根据实验要求运行不同角度，采集多个角度的荧光信号，由此完成X-ray荧光断层成像。随后，关闭光学采集模块6、旋转镜模块2、X射线源模块3与透光旋转动物床4。

步骤四、成像完成，关闭多模态断层成像系统。

Claims (2)

1.一种结合X-ray和荧光的多模态断层成像系统，其特征在于：包括推拉式载物平台、旋转镜模块、二维激光扫描模块、透光旋转动物床、X-ray 成像系统与光学采集模块；

其中，推拉式载物平台上安装有透光旋转动物床，实现透光旋转动物床在水平方向上的平移运动；透光旋转动物床用来放置成像物体，实现成像物体周向上的旋转；

所述旋转镜模块包括左部旋转镜模块与右部旋转镜模块；左部旋转镜模块与右部旋转镜模块均包括转轮支架、转盘、转盘转轴、同步带传动结构B与两块反射镜；其中，转轮支架上通过轴承安装有转盘转轴，转盘转轴为筒状结构，用作推拉式载物平台平移的通道；转盘固定在转盘转轴端部；位于同一旋转镜模块的反射镜为两块，安装转轮支架一侧，分别通过反射镜固定件安装在转盘上，使位于同一旋转镜模块的两块反射镜，镜面相对，相互平行，与水平面形成夹角；同步带传动结构B用来驱动转盘转轴转动，进而实现两块反射镜的转动；

上述左部旋转镜模块中的转盘转轴作为推拉式载物平台平移的通道；且转轮支架底端设计一体机构的凸台，用来安装推拉式载物平台；右部旋转镜模块中两个反射镜与左部旋转镜模块中的两个反射镜相对设置；同时，左部旋转镜模块中的转盘上还安装有扫描架，用来安装二维激光扫描模块；所述左部旋转镜模块中位于上方的反射镜竖直位置高于右部旋转镜模块中位于上方的反射镜；

所述二维激光扫描模块由两组正交的一维线性导轨构成，包括一条x导轨、两条y导轨与一根激光笔；其中，x导轨两端分别与两条y导轨上的扫描模块导轨滑块相连；x导轨的扫描模块导轨滑块上安装有激光笔；x导轨与两条y导轨分别通过同步带传动结构C驱动运动，实现激光笔在二维平面内的扫描；而激光笔发射的光束由左部旋转镜模块中上方的反射镜反射后，到达成像物体，实现成像物体的二维扫描；成像物体发出的光依次经过左部旋转镜模块中下方的反射镜、右部旋转镜模块下方的反射镜以及右部旋转镜模块上方的反射镜后，通过右部旋转镜模块中转盘转轴通孔进入光学采集模块；

所述的X-ray 成像系统包括X射线源、X射线平板探测器；其中，X射线源与X射线平板探测器分别通过支架支撑，位于透光旋转动物床两侧；使X射线源的发射端朝向X射线平板探测器；光学采集模块通过支架支撑，使光学采集模块镜头正对右部旋转镜模块中转盘转轴通孔；并使X射线源射出的X-ray进入成像物体所激发的荧光信号可由光学采集模块进行采集；

所述推拉式载物平台包括支座、支撑板、T型材支撑件、导轨、载物平台导轨滑块、同步带传动结构A、平板连接件与平移台平板；其中，支座上安装有水平设置的支撑板，支撑板上表面安装有T型材支撑件；T型材支撑件上安装有导轨，导轨上安装有载物平台导轨滑块，载物平台导轨滑块沿导轨的滑动通过同步带传动结构A驱动；所述同步带传动结构A中，一个同步带轮A固定安装在步进电机A输出轴上，步进电机A安装在导轨一端；另一个同步带轮A通过固定件安装在导轨另一端；两个同步带轮A间通过同步带A实现传动；且将载物平台导轨滑块与同步带A间通过连接件紧固；载物平台导轨滑块上安装有平板连接件，平板连接件用来安装水平设置的平移台平板，平移台平板上开有安装孔，用来安装透光旋转动物床；

所述的透光旋转动物床用来承载成像物体，包括透明圆盘、轴承齿轮、外齿轮与步进电机D；其中，轴承齿轮外圈固定安装在推拉式载物平台中平移台平板上的安装孔内，轴承齿轮内圈与外齿轮啮合；外齿轮安装在步进电机D的输出轴上，步进电机D通过安装在平移台平板底面上的电机支架支撑；轴承齿轮上有安装孔，玻璃材质的透明圆盘通过安装孔与轴承齿轮固定。

2.基于权利要求1所述一种结合X-ray和荧光的多模态断层成像系统的X-ray荧光断层成像和荧光分子断层成像方法，其特征在于：具体实现方式如下：

对于荧光分子断层成像：

步骤一、实验准备；

实验准备的内容包括准备实验用成像物体，并在成像物体内包埋荧光分子探针，将成像物体固定设置在透光旋转动物床上；随后开启多模态断层成像系统，预热5分钟；

步骤二、白光轮廓获取成像，得到成像物体的三维轮廓；

打开外部白光光源，在上位机中设置进行白光成像的相关参数；且根据实验要求，设定X-ray断层成像配置文件和荧光分子断层成像配置文件；

步骤三、进行荧光成像；

在上位机中导入荧光分子断层成像配置文件，并由上位机控制推拉式载物平台平移，使成像物体位于左部旋转镜模块中上方反射镜与下方反射镜之间；上位机软件根据荧光分子断层成像配置文件，控制旋转镜模块运行角度α；随后上位机控制二维激光扫描模块，按照实验要求的扫描方式，带动激光笔在二维方向运行，使激光光束通过左部旋转镜模块中上方反射镜，到达位于推拉式载物平台上的成像物体，实现了对成像物体的二维扫描；通过上位机控制旋转镜模块运行不同角度，完成不同角度的二维激光扫描，最终实现成像物体的全角度扫描；荧光成像完成以后，关闭光学采集模块、旋转镜模块与二维激光扫描模块；

步骤四、进行X-ray断层成像；

通过上位机控制推拉式载物平台平移，使成像物体置于X射线源与X射线平板探测器之间；随后，打开X射线源与X射线平板探测器；由上位机根据X-ray断层成像配置文件，驱动透光旋转动物床按照实验要求的方式旋转；同时X射线源发射X-ray，穿透成像物体，被X射线平板探测器采集得到，得到X射线投影图像；完成X-ray断层成像后，关闭X射线源与X射线平板探测器；

步骤五、成像完成，关闭多模态断层成像系统；

对于X-ray荧光断层成像，其步骤如下：

步骤一、实验准备；

准备实验用成像物体，并在成像物体内包埋探针，将成像物体固定设置在透光的旋转动物床上；随后开启多模态断层成像系统，预热5分钟；

步骤二、白光轮廓获取成像，得到成像物体的三维轮廓；

打开外部白光光源，在上位机中设置进行白光成像的相关参数，根据实验要求，设定X-ray荧光断层成像配置文件；

步骤三、进行X-ray荧光断层成像；

在上位机中导入X-ray荧光断层成像配置文件，通过上位机控制推拉式载物平台平移，使成像物体置于X射线源与X射线平板探测器之间；随后，打开X射线源；由上位机根据X-ray荧光断层成像配置文件，驱动透光旋转动物床按照实验要求旋转到不同角度；在每一X-ray投影角度下，X射线源发射X-ray，激发成像物体发射荧光；在同一个X-ray投影角度下，通过上位机控制旋转镜模块根据实验要求运行不同角度，采集多个角度的荧光信号，由此完成X-ray荧光断层成像；随后，关闭光学采集模块、旋转镜模块、X射线源模块与透光旋转动物床；

步骤四、成像完成，关闭多模态断层成像系统。