CN106963341A - 一种近红外荧光‑x射线双模小动物成像设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了近红外荧光‑X射线双模小动物成像设备，所述的近红外荧光‑X射线双模小动物成像设备由激发光源，X射线源，X射线荧光转换屏，滤光片，聚焦物镜、荧光探测器，载物台，计算机组成，其中荧光探测器波长范围覆盖400‑1700 nm。所述激发光源，荧光探测器，滤光片组合，透明载物台可以通过计算机进行控制，计算机还可以拍摄和输出成像照片，并进行保存。本发明能够对待成像物体进行近红外荧光成像和X射线成像获得荧光成像照片，两种成像优势相互补充。
Description
技术领域
本发明涉及生物医学成像技术领域，尤其涉及一种近红外荧光-X射线双模小动物成像设备。
背景技术
近红外二区荧光（NIR-II 1000-1700 nm）极大降低了生物组织对光子的吸收和散射，几乎没有生物自发荧光干扰，因此相比于传统的可见和近红外一区荧光(400-900 nm)活体成像，近红外二区荧光成像具有更好的组织穿透深度和更高的空间分辨率。近红外荧光成像系统可以进行活体实时成像示踪，可以观察被标记细胞在体的全过程，但并不能辨别在器官的具体的位置，成像深度也有限。
X射线荧光成像在医疗、安检等领域中具有举足轻重的地位。动物组织结构，是由不同元素所组成，依各种组织单位体积内各元素量总和的大小而有不同的密度，当强度均匀的X线穿透厚度相等的不同密度组织结构时，由于吸收程度不同，在X射线片上或荧屏上显出具有黑白（或明暗）对比、层次差异的X射线影像。基于这些原理，X光成像可以分辨动物的各个组织器官，以及器官产生的病理变化。但X射线并不具备标记与示踪能力。
近红外荧光-X射线双模小动物成像设备融合了近红外二区荧光成像和X射线成像的优点，实现它们的的优势互补，使获取的成像结果更精确、更可靠。 在重大疾病的早诊早治、治疗方案的制定、治疗效果的验证与评估中将发挥重要作用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种近红外荧光-X射线双模小动物成像设备，其包括：激发光源，X射线源，荧光探测器，聚焦物镜，X射线荧光转换屏，滤光片，透明载物台以及计算机。
所述激发光源用于照射激发具有近红外荧光的待成像物体，使其发出近红外荧光；
所述X射线源用于产生X射线；
所述荧光探测器用于采集来自待成像物体的荧光信号；
所述聚焦物镜用于获取焦平面处的影像；
所述X射线荧光转换屏用于将X射线源发出的射线穿透待成像物体后的X射线转换为荧光；
所述滤光片用于过滤干扰近红外荧光；
所述透明载物台用于承载待成像物体；
所述计算机用于控制激各个功能部件，以及成像照片的输出与存储。
进一步地，所述的近红外荧光-X射线双模小动物成像设备，其荧光探测器捕捉的荧光信号波长为400-1700 nm。
在上述方案的基础上，所述激发光源可以根据实际应用需求选择合适的波长，光源的开关在近红外荧光-X射线双模小动物成像设备上，但是光源的功率通过开关控制，也可以通过计算机端控制。
在上述方案的基础上，X射线源还配备了X射线准直器，且X射线源、X射线准直器、X射线荧光转换屏和荧光探测器位于同一轴线上，X射线源的电源开关在设备上单独控制。
在上述方案的基础上，所述荧光探测器既可以采集来自荧光激发光源激发待成像物体产生的荧光信号，也可以采集X射线源发出的X射线穿透待成像物体后被X射线转换屏转换成的荧光信号。
在上述方案的基础上，所述滤光片是用于过滤荧光激发光源激发待成像物体产生的荧光信号中的干扰信号。
在上述方案的基础上，所述透明载物台对X射线没有吸收，可以很好地透过X射线源发出的X射线。
在上述方案的基础上，所述计算机用于控制激发光源的功率、波长；控制滤光片的转轴以旋转到想要的滤光片；控制载物台的具体位置，使成像达到最佳效果；选择探测器的曝光时间，使得成像荧光信号达到最佳；计算机可以输出拍摄的成像照片、视频并进行存储。
本发明的一种近红外荧光-X射线双模小动物成像设备，其显著优点体现在：
本发明的一种近红外荧光-X射线双模小动物成像设备可以在一台仪器一个成像相机上同时实现X光和近红外二区荧光（NIR-II 1000-1700 nm）成像，实现X光和近红外二区荧光成像的优势互补，使获取的成像结果更精确、更可靠、更全面。这种双模态医学影像设备在重大疾病的早诊早治、治疗方案的制定、治疗效果的验证与评估中发挥着重要作用。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的近红外荧光-X射线双模小动物成像设备的结构示意图。
附图标记说明：激发光源1，X射线源2，荧光探测器3，聚焦物镜4，透明载物台,5，X射线荧光转换屏6，滤光片7，以及计算机8。
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。
如图1所示，本发明属于一种近红外荧光-X射线双模小动物成像设备，所述荧光成像设备包括激发光源1，X射线源2，荧光探测器3，聚焦物镜4，载物台,5，X射线荧光转换屏6，滤光片7以及计算机8。
所述激发光源1用于激发载物台4上的待成像物体，可以根据待不同的激发波长的需要，自由选择波长700-1350nm范围内的激发光源；也可以根据实际待成像物体不同荧光强度的需求，调节激发光源的功率0-100W；激发光源上还包括扩束镜，用于将激发光源的荧光通过该组元件均匀的照射到载物台上的待成像样品上，使得该待成像样品完全被均匀的激发光束所覆盖，以致达到良好的成像效果。
所述X射线源2还配备了X射线准直器，且X射线源、X射线准直器、X射线荧光转换屏和荧光探测器位于同一轴线上，X射线源的电源开关在设备上单独控制；在测近红外荧光的时候，X射线荧光转换屏可以移除，在X射线成像时，X射线荧光转换屏再装上。
所述荧光探测器3用于捕捉载物台5上待成像物体的荧光信号，既可以采集来自荧光激发光源激发待成像物体产生的荧光信号，也可以采集X射线源发出的X射线穿透待成像物体后被X射线转换屏5转换成的荧光信号，荧光探测器采集的荧光信号波长为400-1700nm。
所述聚焦物镜4装在荧光探测器的前面，用于获取焦平面处的影像。
所述载物台5用于承载待成像物体，对X射线没有吸收，可以很好地透过X射线源发出的X射线。且该载物台装有垂直和水平两个轴的移动装置，可以通过移动垂直和水平轴来任意移动到目标位置。
所述X射线荧光转换屏6用于将X射线源发出的射线穿透待成像物体后的X射线转换为荧光，以便于荧光探测器采集信号。
所述滤光片7用于过滤干扰荧光，滤光片可以根据需要任意选择，包括不同荧光波长的带通、长通和短通。
所述计算机8用于控制激发光源的功率、波长；控制滤光片的转轴以旋转到想要的滤光片；控制载物台的具体位置，使成像达到最佳效果；选择探测器的曝光时间，使得成像荧光信号达到最佳；计算机可以输出拍摄的成像照片、视频并进行存储。
前述近红外荧光-X射线双模小动物成像设备的一个典型工作过程如下：
以大鼠为模型作为待成像物体，首先进行近红外荧光成像，荧光物质选用发射波长1250 nm的硒化银量子点。首先打开宽光谱成像设备的电源开关；然后在控制器上选择800nm 的激光器以及1100 nm的长通滤光片；从尾静脉给小鼠注射麻醉针，等大鼠麻醉后再给其注射100 μL 1 mg/mL的硒化银量子点；将小鼠置于透明载物台上中心位置，移除X射线荧光转换屏；再通过聚焦物镜对成像相机进行调焦，使其成像图片清晰，在计算极端通过软件选择激发光源2 W的功率、荧光探测器100 ms曝光时间然后进行拍摄，并保存数据。第二步，进行X射线成像，先关闭近红外激发光源，移除滤光片，打开X射线源开关，装上X射线荧光转换屏，在计算机端通过软件选择荧光探测器曝光时间然后进行拍摄，并保存数据。
近红外成像模式时，荧光探测器中所拍到的荧光是激发光通过扩束镜照射到小鼠身上，并穿透小鼠皮肤和组织激发了预先植入体内的硒化银量子点并发出1250 nm的荧光，该荧光又穿过小鼠组织和皮肤，并溢出到达荧光探测器而获得的。
X射线成像模式时，荧光探测器中所拍到的荧光是X射线穿透载物台以及小鼠到达X射线荧光转换屏上转化成的。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和方法实施的过程等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (8)
1.一种近红外荧光-X射线双模小动物成像设备，其特征在于包括：
载物台，至少用于承载待成像物体；
激发光源，至少用以产生激发光并照射待成像物体，使待成像物体发出近红外荧光；
X射线源，至少用于产生X射线并照射待成像物体，
X射线荧光转换屏，至少用以将穿透待成像物体后的所述X射线转换为荧光；
滤光片，至少用以滤除由所述待成像物体发出的近红外荧光和由所述X射线荧光转换屏输出的荧光中的干扰近红外荧光；
荧光探测器，至少用以采集由滤光片输出的近红外荧光；
以及，控制单元，至少与激发光源、X射线源和荧光探测器连接；
在所述小动物成像设备工作时，所述X射线源、待成像物体、X射线荧光转换屏、滤光片、荧光探测器沿一轴线依次设置。
2.根据权利要求1所述的近红外荧光-X射线双模小动物成像设备，其特征在于：所述激发光源功率为0-100 W，激发光源的波长为700-1350 nm。
3.根据权利要求2所述的近红外荧光-X射线双模小动物成像设备，其特征在于还包括设于激发光源与待成像物体之间的扩束镜，所述扩束镜至少用于将所述激发光均匀扩展后照射到待成像物体上。
4.根据权利要求1所述的近红外荧光-X射线双模小动物成像设备，其特征在于：所述荧光探测器采集的荧光信号波长为400-1700 nm。
5.根据权利要求1所述的近红外荧光-X射线双模小动物成像设备，其特征在于：所述滤光片的带通范围为1000-1700 nm。
6.根据权利要求1所述的近红外荧光-X射线双模小动物成像设备，其特征在于还包括X射线准直器，且所述X射线源、X射线准直器、X射线荧光转换屏沿所述轴线依次设置。
7.根据权利要求1所述的近红外荧光-X射线双模小动物成像设备，其特征在于：所述载物台采用可供X射线穿过的透明载物台。
8.根据权利要求1所述的近红外荧光-X射线双模小动物成像设备，其特征在于：所述控制单元采用计算机。
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