CN106137129B - 荧光散射光学断层成像系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种荧光散射光学断层成像系统及方法，该系统包括：载物台，用于承载样品，所述样品被植入纳米材料，所述纳米材料经X射线照射发出冷光，经激光照射发出荧光；X射线源，用于向所述载物台上的样品发射X射线；X射线平板探测器，用于获得所述样品经X射线照射的CT成像；EMCCD，用于获得所述样品经X射线照射的XLCT成像；激光器，用于向所述样品发射激光；所述EMCCD还用于获得所述样品经激光照射的激光图像和荧光图像，所述激光图像、荧光图像和CT成像用于重建FDOT成像。本发明可以获得较为准确的深度信息，降低重建难度且缩短数据采集周期。
Description
技术领域
本发明涉及医疗影像技术领域，尤其涉及荧光散射光学断层成像系统及方法。
背景技术
荧光散射光学断层成像(Fluorescence Diffuse Optical Tomography，FDOT)技术与MRI、CT、PET相比，具有造价便宜、宜操作、无辐射的优点，常用在小动物活体成像上。FDOT技术的工作原理为，使用激光在某一平面内扫描，事先在小动物体内植入肿瘤和相应靶向荧光试剂，荧光试剂受激光激发，发射近红外光，通过检测器来获得激发光的图片，通过精准三维重建来确定肿瘤在动物体内的位置和分布情况。但是现有的FDOT技术的重建难度较大、在深度信息上往往不准确，采集数据的时间周期较长。
发明内容
本发明实施例提供一种荧光散射光学断层成像系统，用以获得较为准确的深度信息，降低重建难度且缩短数据采集周期，该荧光散射光学断层成像系统包括：
载物台，用于承载样品，所述样品被植入纳米材料，所述纳米材料经X射线照射发出冷光，经激光照射发出荧光；
X射线源，用于向所述载物台上的样品发射X射线；
X射线平板探测器，用于获得所述样品经X射线照射的CT成像；
EMCCD，用于获得所述样品经X射线照射的XLCT成像；
激光器，用于向所述样品发射激光；
所述EMCCD还用于获得所述样品经激光照射的激光图像和荧光图像，所述激光图像、荧光图像和CT成像用于重建FDOT成像；
荧光散射光学断层成像系统，用于将CT成像、XLCT成像及FDOT成像在空间上相融合；
其中，EMCCD获得所述样品经X射线照射的XLCT成像，包括：
通过有限元方法解散射方程-▽·[D(r)▽φ(r)]+μa(r)φ(r)＝S(r)，得到矩阵方程M·φ(r)＝F·ε·X(r)·ρ，再通过稀疏矩阵归一化法解
最小化问题，得到ρ；根据ρ重建XLCT成像；
其中，r是位置；D(r)是扩散系数，D(r)＝(3(μa(r)+(1-g)μs(r)))-1；μa(r)是吸收系数；μs(r)是散射系数；g是各项异性参数；φ(r)是荧光强度；S(r)是光源；
M是光子密度；F是光发散的扩散系数；ε是光学视野；X(r)是X射线强度；ρ是光发散的吸收系数；
A＝(M-1F)·ε·X(r)；Φ＝A·ρ；λ是归一性参数。
一个实施例中，所述载物台为旋转载物台；所述X射线平板探测器具体用于获得所述样品在旋转载物台旋转的多个角度的CT成像；所述EMCCD具体用于获得所述样品在旋转载物台旋转的多个角度的XLCT成像。
一个实施例中，该荧光散射光学断层成像系统还包括：
微位移台，用于通过夹持激光器的光纤头来控制激光移动；所述EMCCD具体用于获得所述样品经移动的激光照射的多个激光图像和荧光图像。
一个实施例中，该荧光散射光学断层成像系统还包括：
设于EMCCD与载物台之间的滤光片，用于滤除所述样品经激光照射发出的荧光，使EMCCD获得所述样品经激光照射的激光图像；滤除所述激光器发出的激光，使EMCCD获得所述样品经激光照射的荧光图像。
本发明实施例还提供一种荧光散射光学断层成像方法，用以获得较为准确的深度信息，降低重建难度且缩短数据采集周期，该荧光散射光学断层成像方法包括：
在载物台上放置样品，所述样品被植入纳米材料，所述纳米材料经X射线照射发出冷光，经激光照射发出荧光；
打开X射线源及X射线平板探测器，X射线源向所述载物台上的样品发射X射线，X射线平板探测器获得所述样品经X射线照射的CT成像；EMCCD获得所述样品经X射线照射的XLCT成像；
关闭X射线源及X射线平板探测器，打开激光器，激光器向所述样品发射激光；EMCCD获得所述样品经激光照射的激光图像和荧光图像；
根据所述CT成像、激光图像和荧光图像，重建得到FDOT成像；
将CT成像、XLCT成像及FDOT成像在空间上相融合；
其中，EMCCD获得所述样品经X射线照射的XLCT成像，包括：
通过有限元方法解散射方程-▽·[D(r)▽φ(r)]+μa(r)φ(r)＝S(r)，得到矩阵方程M·φ(r)＝F·ε·X(r)·ρ，再通过稀疏矩阵归一化法解
最小化问题，得到ρ；根据ρ重建XLCT成像；
其中，r是位置；D(r)是扩散系数，D(r)＝(3(μa(r)+(1-g)μs(r)))-1；μa(r)是吸收系数；μs(r)是散射系数；g是各项异性参数；φ(r)是荧光强度；S(r)是光源；
M是光子密度；F是光发散的扩散系数；ε是光学视野；X(r)是X射线强度；ρ是光发散的吸收系数；
A＝(M-1F)·ε·X(r)；Φ＝A·ρ；λ是归一性参数。
一个实施例中，所述载物台为旋转载物台；所述样品在旋转载物台上旋转；
X射线平板探测器获得所述样品经X射线照射的CT成像，包括：X射线平板探测器获得所述样品在旋转载物台旋转的多个角度的CT成像；
EMCCD获得所述样品经X射线照射的XLCT成像，包括：EMCCD获得所述样品在旋转载物台旋转的多个角度的XLCT成像。
一个实施例中，该荧光散射光学断层成像方法进一步包括：微位移台通过夹持激光器的光纤头来控制激光移动；
EMCCD获得所述样品经激光照射的激光图像和荧光图像，包括：EMCCD获得所述样品经移动的激光照射的多个激光图像和荧光图像。
一个实施例中，EMCCD获得所述样品经激光照射的激光图像和荧光图像，包括：
在EMCCD与载物台之间放置滤光片，滤除所述样品经激光照射发出的荧光，EMCCD获得所述样品经激光照射的激光图像；
更换滤光片，滤除所述激光器发出的激光，EMCCD获得所述样品经激光照射的荧光图像。
一个实施例中，根据所述CT成像、激光图像和荧光图像，重建得到FDOT成像，包括：
根据所述CT成像得到所述样品的体表面信息；
根据所述样品的体表面信息，所述EMCCD、样品和激光器的位置信息，以及所述激光图像和荧光图像，重建得到FDOT成像。
本发明实施例中，样品植入纳米材料，该纳米材料经X射线照射发出冷光，经激光照射发出荧光；X射线源向样品发射X射线，X射线平板探测器获得样品经X射线照射的CT成像，EMCCD获得样品经X射线照射的XLCT成像；激光器向样品发射激光，EMCCD获得样品经激光照射的激光图像和荧光图像；激光图像、荧光图像和CT成像用来重建FDOT成像，使FDOT成像系统与CT、XLCT成像系统相融合，可以在短时间内完成CT、XLCT和FDOT成像，缩短数据采集周期，并且可以弥补FDOT在深度信息上的不足，获得较为准确的深度信息，降低重建难度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中荧光散射光学断层成像系统的示意图；
图2为本发明实施例中荧光散射光学断层成像系统分解的CT成像系统示意图；
图3为本发明实施例中荧光散射光学断层成像系统分解的XLCT成像系统示意图；
图4为本发明实施例中荧光散射光学断层成像系统分解的FDOT成像系统示意图；
图5为本发明实施例中荧光散射光学断层成像方法的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
为了获得较为准确的深度信息，降低重建难度且缩短数据采集周期，本发明实施例提供一种荧光散射光学断层成像系统，该荧光散射光学断层成像系统将FDOT成像技术与CT(Computed Tomography，电子计算机断层扫描)成像技术、XLCT(X射线激发冷光断层成像，X-ray Luminescence Computed Tomography))成像技术在空间上相融合，以CT、XLCT成像融合FDOT成像，弥补FDOT成像在深度信息上的不足，从而在重建后得到精准的肿瘤分布深度信息，大幅度地提高成像质量，降低重建难度且缩短数据采集周期。其中CT成像作为FDOT成像采集数据的先验信息，FDOT系统与CT成像系统融合，可以使FDOT成像系统所提供的功能图像在与CT成像进行比较和处理的过程中，借助由CT成像所提供的空间结构而更直观准确地被呈现出来，XLCT成像系统与FDOT成像系统在空间上融合，可以得到准确的先验信息与荧光信息。
图1为本发明实施例中荧光散射光学断层成像系统的示意图。如图1所示，本发明实施例中荧光散射光学断层成像系统可以包括：
载物台，用于承载样品，该样品被植入纳米材料，该纳米材料经X射线照射发出冷光，经激光照射发出荧光；
X射线源，用于向载物台上的样品发射X射线；
X射线平板探测器，用于获得样品经X射线照射的CT成像；
EMCCD，用于获得样品经X射线照射的XLCT成像；
激光器，用于向样品发射激光；
EMCCD还用于获得样品经激光照射的激光图像和荧光图像，激光图像、荧光图像和CT成像用于重建FDOT成像。
由图1所示结构可以得知，本发明实施例的荧光散射光学断层成像系统采用了将FDOT成像系统与CT成像系统和XLCT成像系统相融合的方式，在短时间内完成XLCT、FDOT、CT成像，将CT成像、XLCT成像与FDOT成像融合。如图2-4所示，该荧光散射光学断层成像系统可以分解为CT成像系统、XLCT成像系统和FDOT成像系统。
图2为本发明实施例中荧光散射光学断层成像系统分解的CT成像系统示意图。如图2所示，该分解的CT成像系统包括X射线源和X射线平板探测器。由X射线源发出X射线，X射线平板探测器检测到X射线信号，重建得到CT成像。
图3为本发明实施例中荧光散射光学断层成像系统分解的XLCT成像系统示意图。如图3所示，该分解的XLCT成像系统包括X射线源和EMCCD(CCD相机)。图3中还包括了滤光片。X射线源向样品发射X射线，样品中的纳米材料经X射线照射发出冷光，EMCCD采集冷光，重建出XLCT成像。XLCT技术是当前科学研究的热门，为X射线分子影像开创了新的可能。在XLCT成像系统中，纳米材料可以在X射线下激发出近红外光，因为X射线和近红外光在组织内有长的穿透性，它们很适于在生物体内成像。在XLCT成像系统中，断层图像从一系列的X射线激发获得冷光，被高灵敏度的CCD(Charge-Coupled Device)获得。最近，大量的研究放在通过纳米材料的特性提升生物影像。
图4为本发明实施例中荧光散射光学断层成像系统分解的FDOT成像系统示意图。如图4所示，该分解的FDOT成像系统包括激光器和EMCCD。激光器向样品发射激光，样品中的纳米材料经激光照射发出荧光，EMCCD获得采集样品的激光图像和荧光图像。图4中还示出了可能包含的准直器，激光器为近红外激光器。
具体实施时，载物台可以是旋转载物台，X射线平板探测器可以获得样品在旋转载物台旋转的多个角度的CT成像，EMCCD可以获得样品在旋转载物台旋转的多个角度的XLCT成像。例如在图3所示的分解的XLCT成像系统中，由X射线源激发样品中的纳米材料发出冷光，样品在载物台上旋转，EMCCD获得各个角度的样品冷光成像。
具体实施时，本发明实施例的荧光散射光学断层成像系统还可以包括：微位移台，用于通过夹持激光器的光纤头来控制激光移动；EMCCD具体用于获得样品经移动的激光照射的多个激光图像和荧光图像。
具体实施时，本发明实施例的荧光散射光学断层成像系统还可以包括：设于EMCCD与载物台之间的滤光片，用于滤除样品经激光照射发出的荧光，使EMCCD获得样品经激光照射的激光图像；滤除激光器发出的激光，使EMCCD获得样品经激光照射的荧光图像。
例如，在图4所示的分解的FDOT成像系统中，包括了激光器、微位移台、载物台、滤波片和EMCCD。由微位移台夹持激光器的光纤头来控制激光移动。再如图1所示，激光器从右往左发射激光，在平行于EMCCD的平面内扫描到样品，样品中纳米材料例如位于小动物的肿瘤区域，纳米材料被激发出荧光并由EMCCD采集，最后通过FDOT重建算法可以重建出小动物体内的荧光分布。
实施例中，假定xy平面为水平面，z轴为垂直水平面的轴，EMCCD、X射线源、激光器、X射线平板探测器在xy平面，当然EMCCD、X射线源、激光器、X射线平板探测器不限于在xy平面，在某个平面内即可，此处以在xy平面为例进行说明。由二维微位移台搭载激光光纤头，激光在EMCCD相对的平面即xz平面上照到物体上。激光光纤在一个平面内沿设定好的位置移动，移动方式可以有多种，例如，激光扫描的位置可以采用沿x轴每隔一定距离移动一个位置，移动N次；z轴每隔一定距离移动一个位置，移动N次，形成激光的阵列——(N+1)×(N+1)的矩阵；或者可以采用以某一点为圆心，沿着圆周每隔一定角度移动一个位置的方法。EMCCD通过滤光片，分别滤掉激光和荧光，采集物体体内发出的荧光图像和激光照到物体上的图像。通过重建算法进行FDOT三维重建，得到物体内荧光分布等精准位置信息。
图5为本发明实施例中荧光散射光学断层成像方法的示意图。如图5所示，该荧光散射光学断层成像方法可以包括：
步骤501、在载物台上放置样品，该样品被植入纳米材料，该纳米材料经X射线照射发出冷光，经激光照射发出荧光；
步骤502、打开X射线源及X射线平板探测器，X射线源向载物台上的样品发射X射线，X射线平板探测器获得样品经X射线照射的CT成像；EMCCD获得样品经X射线照射的XLCT成像；
步骤503、关闭X射线源及X射线平板探测器，打开激光器，激光器向样品发射激光；EMCCD获得样品经激光照射的激光图像和荧光图像；
步骤504、根据CT成像、激光图像和荧光图像，重建得到FDOT成像。
具体实施时，载物台可以为旋转载物台；样品在旋转载物台上旋转；X射线平板探测器获得样品经X射线照射的CT成像，可以包括：X射线平板探测器获得样品在旋转载物台旋转的多个角度的CT成像；EMCCD获得样品经X射线照射的XLCT成像，可以包括：EMCCD获得样品在旋转载物台旋转的多个角度的XLCT成像。
具体实施时，该荧光散射光学断层成像方法可以进一步包括：微位移台通过夹持激光器的光纤头来控制激光移动；EMCCD获得样品经激光照射的激光图像和荧光图像，可以包括：EMCCD获得样品经移动的激光照射的多个激光图像和荧光图像。
具体实施时，EMCCD获得样品经激光照射的激光图像和荧光图像，可以包括：在EMCCD与载物台之间放置滤光片，滤除样品经激光照射发出的荧光，EMCCD获得样品经激光照射的激光图像；更换滤光片，滤除激光器发出的激光，EMCCD获得样品经激光照射的荧光图像。
下面给出一个具体实例说明本发明实施例中荧光散射光学断层成像方法的工作过程，本例中工作过程可以包括：
1、先在旋转载物台上放置需被重建的物体，物体内含有某种纳米材料，该纳米材料在相应激发光源下能够发出近红外的荧光，在X射线下可以发出冷光，调整EMCCD视野至能够覆盖整个物体；
2、打开X射线源和X射线平板探测器；
3、使旋转载物台以一定速度旋转，由X射线平板探测器采集到样品图像，重建出样品的CT成像；
4、同时由EMCCD采集样品上发出的冷光，由XLCT重建算法得到XLCT成像；
5、关闭X射线源和X射线平板探测器；
6、打开激光器；
7、操作夹持激光器光纤的二维微位移台，使之按预设方式移动，即移动激光光纤头的位置，使之在不同的位置发射激光；
8、在EMCCD前放上滤光片，滤掉物体发出的荧光，只采集激光图像，例如物体在488nm下受到激发，发出600nm-700nm的荧光，首先放置的滤光片为488nm窄带通(通带10nm)的滤光片，只让EMCCD采集到488nm的光线；
9、更改滤光片，采集荧光图像，例如物体在488nm下受到激发，发出600nm-700nm的荧光，更改滤光片为600nm以上长通的滤光片，使EMCCD采集到荧光图像；
10、由CT成像、EMCCD采集的荧光、激光图像，作为FDOT的输入文件，重建得到FDOT成像。
具体实施时，EMCCD获得样品经X射线照射的XLCT成像，可以包括：
通过有限元方法解散射方程-▽·[D(r)▽φ(r)]+μa(r)φ(r)＝S(r)，得到矩阵方程M·φ(r)＝F·ε·X(r)·ρ，再通过稀疏矩阵归一化法解
最小化问题，得到ρ；根据ρ重建XLCT成像；
其中，r是位置；D(r)是扩散系数，D(r)＝(3(μa(r)+(1-g)μs(r)))-1；μa(r)是吸收系数；μs(r)是散射系数；g是各项异性参数；φ(r)是荧光强度；S(r)是光源；
M是光子密度；F是光发散的扩散系数；ε是光学视野；X(r)是X射线强度；ρ是光发散的吸收系数；
A＝(M-1F)·ε·X(r)；Φ＝A·ρ；λ是归一性参数。
下面详细介绍XLCT成像系统重建XLCT成像的过程及原理：
X射线从X射线源发出，穿过被检测的物体。当X射线穿过物体时，物体发出近红外光如公式(1)：
S(r)＝εX(r)ρ(r) (1)
其中，r是位置，S(r)是光源，X(r)是X射线强度，ρ(r)是纳米光学强度，ε是光学视野。
根据lambert-beers准则，当X射线穿过物体时，X射线强度分布如下：
其中，X0是在原始位置r0的X射线强度，μt(τ)是X射线在位置τ的衰减系数。X射线强度X(r)根据公式(2)计算得到。
光线在生物软体组织中的模型可以通过散射方程得到。因为软组织在近红外领域的高散射性和低吸收性，传输方程可以表达为：
-▽·[D(r)▽φ(r)]+μa(r)φ(r)＝S(r) (3)
其中，D(r)是扩散系数，D(r)＝(3(μa(r)+(1-g)μs(r)))-1；μa(r)是吸收系数；μs(r)是散射系数；g是各项异性参数；φ(r)是荧光强度。
有限元方法广泛用来解散射方程，根据有限元理论，可以获得如下矩阵方程：
M·φ(r)＝F·ε·X(r)·ρ (4)
其中，M是光子密度；F是光发散的扩散系数；ε是光学视野；X(r)是X射线强度；ρ是光发散的吸收系数。
在上面的光学传输方程基础上，从物体表面发射的光，重建了X射线冷光在物体内的3D分布。因为光在生物体组织的高散射性，重建是一个困难的问题。在采集数据的微小的时序将导致大量的重建问题。
因为矩阵M在公式(4)中是有限的；
Φ＝A·ρ (5)
这里，A＝(M-1F)·ε·X(r)。
公式(5)在样品分布和近红外检测之间建立了线性关系。X射线冷光样品的重建是修复了X射线冷光样品的强度和采集到的荧光强度。通过将XLCT成像系统与FDOT成像系统融合，同时采集荧光信息和近红外冷光信息，可以使得图像能够在各个角度(空间、时间)上匹配，弥补FDOT在深度信息上的不足。因为在检测数据中存在噪声，和重建的病态性，从公式(5)中很难解出ρ。在大多数的生物应用中，X射线冷光在生物体内稀疏分布，所以稀疏归一化法可以被用于解决这个问题，通过最小化下式得到ρ：
λ是归一性参数。
在获得CT成像、激光图像和荧光图像后，可以根据CT成像、激光图像和荧光图像，重建得到FDOT成像。具体的，可以根据CT成像得到样品的体表面信息；根据样品的体表面信息，EMCCD、样品和激光器的位置信息，以及激光图像和荧光图像，重建得到FDOT成像。例如，首先通过CT成像，得到样品360度的成像信息，通过toastmakemesh生成样品的体表面信息；再通过FDOT成像的实验步骤，得到样品的荧光图像、激光图像，结合CCD、样品、激光源的位置信息，以及体表面信息，可以重建得到荧光在样品中的分布图。FDOT重建算法可以主要调用toast++，小波变换，iso2mesh等开源程序包来完成整个重建算法，其中可以采用Galerkin FEM，zero-order Tikhonov regularization去处理采集到的稀疏荧光信息矩阵。
综上所述，本发明实施例中，样品植入纳米材料，该纳米材料经X射线照射发出冷光，经激光照射发出荧光；X射线源向样品发射X射线，X射线平板探测器获得样品经X射线照射的CT成像，EMCCD获得样品经X射线照射的XLCT成像；激光器向样品发射激光，EMCCD获得样品经激光照射的激光图像和荧光图像；激光图像、荧光图像和CT成像用来重建FDOT成像，使FDOT成像系统与CT、XLCT成像系统相融合，可以在短时间内完成CT、XLCT和FDOT成像，缩短数据采集周期，并且可以弥补FDOT在深度信息上的不足，获得较为准确的深度信息，降低重建难度。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
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，并不用于限定本发明的保护范围，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 (9)
1.一种荧光散射光学断层成像系统，其特征在于，包括：
载物台，用于承载样品，所述样品被植入纳米材料，所述纳米材料经X射线照射发出冷光，经激光照射发出荧光；
X射线源，用于向所述载物台上的样品发射X射线；
X射线平板探测器，用于获得所述样品经X射线照射的CT成像；
EMCCD，用于获得所述样品经X射线照射的XLCT成像；
激光器，用于向所述样品发射激光；
所述EMCCD还用于获得所述样品经激光照射的激光图像和荧光图像，所述激光图像、荧光图像和CT成像用于重建FDOT成像；
荧光散射光学断层成像系统，用于将CT成像、XLCT成像及FDOT成像在空间上相融合；
其中，EMCCD获得所述样品经X射线照射的XLCT成像，包括：
通过有限元方法解散射方程-▽·[D(r)▽φ(r)]+μa(r)φ(r)＝S(r)，得到矩阵方程M·φ(r)＝F·ε·X(r)·ρ，再通过稀疏矩阵归一化法解
最小化问题，得到ρ；根据ρ重建XLCT成像；
其中，r是位置；D(r)是扩散系数，D(r)＝(3(μa(r)+(1-g)μs(r)))-1；μa(r)是吸收系数；μs(r)是散射系数；g是各项异性参数；φ(r)是荧光强度；S(r)是光源；
M是光子密度；F是光发散的扩散系数；ε是光学视野；X(r)是X射线强度；ρ是光发散的吸收系数；
A＝(M-1F)·ε·X(r)；Φ＝A·ρ；λ是归一性参数。
2.如权利要求1所述的荧光散射光学断层成像系统，其特征在于，所述载物台为旋转载物台；所述X射线平板探测器具体用于获得所述样品在旋转载物台旋转的多个角度的CT成像；所述EMCCD具体用于获得所述样品在旋转载物台旋转的多个角度的XLCT成像。
3.如权利要求1所述的荧光散射光学断层成像系统，其特征在于，还包括：
微位移台，用于通过夹持激光器的光纤头来控制激光移动；所述EMCCD具体用于获得所述样品经移动的激光照射的多个激光图像和荧光图像。
4.如权利要求1所述的荧光散射光学断层成像系统，其特征在于，还包括：
设于EMCCD与载物台之间的滤光片，用于滤除所述样品经激光照射发出的荧光，使EMCCD获得所述样品经激光照射的激光图像；滤除所述激光器发出的激光，使EMCCD获得所述样品经激光照射的荧光图像。
5.一种荧光散射光学断层成像方法，其特征在于，包括：
在载物台上放置样品，所述样品被植入纳米材料，所述纳米材料经X射线照射发出冷光，经激光照射发出荧光；
打开X射线源及X射线平板探测器，X射线源向所述载物台上的样品发射X射线，X射线平板探测器获得所述样品经X射线照射的CT成像；EMCCD获得所述样品经X射线照射的XLCT成像；
关闭X射线源及X射线平板探测器，打开激光器，激光器向所述样品发射激光；EMCCD获得所述样品经激光照射的激光图像和荧光图像；
根据所述CT成像、激光图像和荧光图像，重建得到FDOT成像；
将CT成像、XLCT成像及FDOT成像在空间上相融合；
其中，EMCCD获得所述样品经X射线照射的XLCT成像，包括：
通过有限元方法解散射方程-▽·[D(r)▽φ(r)]+μa(r)φ(r)＝S(r)，得到矩阵方程M·φ(r)＝F·ε·X(r)·ρ，再通过稀疏矩阵归一化法解
最小化问题，得到ρ；根据ρ重建XLCT成像；
其中，r是位置；D(r)是扩散系数，D(r)＝(3(μa(r)+(1-g)μs(r)))-1；μa(r)是吸收系数；μs(r)是散射系数；g是各项异性参数；φ(r)是荧光强度；S(r)是光源；
M是光子密度；F是光发散的扩散系数；ε是光学视野；X(r)是X射线强度；ρ是光发散的吸收系数；
A＝(M-1F)·ε·X(r)；Φ＝A·ρ；λ是归一性参数。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述载物台为旋转载物台；所述样品在旋转载物台上旋转；
X射线平板探测器获得所述样品经X射线照射的CT成像，包括：X射线平板探测器获得所述样品在旋转载物台旋转的多个角度的CT成像；
EMCCD获得所述样品经X射线照射的XLCT成像，包括：EMCCD获得所述样品在旋转载物台旋转的多个角度的XLCT成像。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括：微位移台通过夹持激光器的光纤头来控制激光移动；
EMCCD获得所述样品经激光照射的激光图像和荧光图像，包括：EMCCD获得所述样品经移动的激光照射的多个激光图像和荧光图像。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，EMCCD获得所述样品经激光照射的激光图像和荧光图像，包括：
在EMCCD与载物台之间放置滤光片，滤除所述样品经激光照射发出的荧光，EMCCD获得所述样品经激光照射的激光图像；
更换滤光片，滤除所述激光器发出的激光，EMCCD获得所述样品经激光照射的荧光图像。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述CT成像、激光图像和荧光图像，重建得到FDOT成像，包括：
根据所述CT成像得到所述样品的体表面信息；
根据所述样品的体表面信息，所述EMCCD、样品和激光器的位置信息，以及所述激光图像和荧光图像，重建得到FDOT成像。
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