CN111759281A - 信号检测装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种信号检测装置和系统，该装置包括：采集模块，其用于采集从目标对象发出的光学信号并对光学信号进行成像，该光学信号包括契伦科夫荧光信号；定位支撑模块，其用于对采集模块进行定位支撑；控制模块，其用于控制采集模块和定位支撑模块；处理模块，其用于对采集模块获得的光学图像进行图像处理，其中，采集模块包括：探头，其用于探测光学信号；光纤阵列，其用于传输探头探测到的光学信号，并且光纤阵列的直径为0.04～7mm；图像传感器，其用于将光纤阵列传输的光学信号进行成像。通过利用本申请实施例提供的信号检测装置和系统，可以提高契伦科夫荧光检测结果的准确性，从而有助于辅助医生进行诊断。
Description
技术领域
本申请涉及光学分子影像技术领域，特别涉及一种信号检测装置和系统。
背景技术
当高速带电粒子在非真空介质中穿行的速度大于光在这种非真空介质中穿行的速度时，会产生一种电磁辐射，即，契伦科夫辐射，从而发出契伦科夫荧光(CerenkovLuminescence,简称CL)。
对CL进行成像的契伦科夫荧光成像(Cerenkov Luminescence Imaging,简称CLI)技术是近年来新出现的新型成像技术，该技术可以探测注入到人体内的多种放射性核素在核衰变过程中产生的契伦科夫荧光并对其进行成像，从而获得人体内相应器官的光学信息，这解决了传统光学成像的探针毒性问题。另外，CLI技术具有光学分子影像技术的所有优点，例如，其灵敏度高、成本低、时间分辨率高、安全无创等，因此，CLI技术在临床研究和手术中具有广泛的应用前景。
然而，由于契伦科夫荧光的强度较弱，并且其在传输过程中会有较大的衰减率，使得其难以穿透深层的生物组织，从而导致其检测结果的准确性较低，无法满足在临床或手术中进行契伦科夫荧光成像的需求。因此，需要提供一种新型的信号检测装置，以提高契伦科夫荧光检测结果的准确性。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种信号检测装置和系统，以提高契伦科夫荧光检测结果的准确性。
本申请实施例提供了一种信号检测装置，该信号检测装置可以包括：
采集模块，其用于采集从目标对象发出的光学信号，并对所述光学信号进行成像，所述光学信号包括契伦科夫荧光信号；
定位支撑模块，其用于对所述采集模块进行定位支撑，并且与所述采集模块均位于暗箱内；
控制模块，其用于控制所述采集模块和所述定位支撑模块；
处理模块，其用于对所述采集模块获得的光学图像进行图像处理，
其中，所述采集模块包括：
探头，其用于探测从所述目标对象发出的所述光学信号；
光纤阵列，其用于传输所述探头探测到的所述光学信号，并且所述光纤阵列的直径为0.04～7mm；
图像传感器，其用于将所述光纤阵列传输的所述光学信号进行成像。
可选地，所述光纤阵列的直径为6mm。
可选地，所述探头包括内窥镜、纤维镜或管孔镜。
可选地，所述图像传感器包括CCD相机、EMCCD相机或CMOS相机。
可选地，所述采集模块还包括：
滤光组件，其设置在所述探头的前端或所述光纤阵列的输出端。
可选地，所述采集模块还包括：
照明光源，其设置在所述探头上，用于照射所述目标对象的外部，
相应地，所述光学信号还包括所述目标对象在所述照明光源的照射下而发出的白光信号。
可选地，所述定位支撑模块包括：
支撑单元，其用于支撑所述采集模块；
移动单元，其与所述支撑单元连接，并且用于带动所述采集模块移动，以调节所述采集模块的工作位置；
旋转单元，其与所述支撑单元连接，并且用于带动所述采集模块旋转，以调整采集模块的工作角度。
可选地，所述控制模块包括：
第一控制单元，其用于控制所述采集模块的操作；
第二控制单元，其用于控制所述定位支撑模块的移动和/或旋转。
可选地，所述处理模块包括：
读取单元，其用于从所述采集模块读取所述光学图像；
处理单元，其用于对所述读取单元读取的所述光学图像进行处理；
显示单元，其用于显示所述处理单元的处理结果。
可选地，所述处理单元具体用于对读取的白光图像和契伦科夫荧光图像进行融合处理，以获得契伦科夫荧光配准图像。
本申请实施例还提供了一种信号检测系统，所述系统可以包括上述信号检测装置以及用于探测所述目标对象的辐射探测装置。
可选地，所述核辐射探测装置包括MRI设备、CT设备、SPECT设备、PET设备或PET-CT设备。
由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例通过利用采集模块采集从目标对象体发出的契伦科夫荧光信号，利用定位支撑模块对采集模块进行定位支撑，利用控制模块控制采集模块和定位支撑模块，以及利用处理模块对采集模块获得的包括契伦科夫荧光图像的光学图像进行图像处理，其中，采集模块包括直径为0.04～7mm且用于传输所采集到的契伦科夫荧光信号的光纤阵列，这可以提高契伦科夫荧光检测结果的准确性，从而有助于提高医生诊断结果的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请的一个实施例中提供的信号检测装置的结构示意图；
图2是信号检测装置中的一种采集模块的结构示意图；
图3是另一种采集模块的结构示意图；
图4是信号检测装置中的定位支撑模块的结构示意图；
图5是信号检测装置中的控制模块的结构示意图；
图6是信号检测装置中的处理模块的结构示意图；
图7是本申请的一个实施例中提供的信号检测系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是用于解释说明本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例，并不希望限制本申请的范围或权利要求书。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“设置在”另一个元件上，它可以直接设置在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当元件被称为“连接/联接”至另一个元件，它可以是直接连接/联接至另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“连接/联接”可以包括电气和/或机械物理连接/联接。本文所使用的术语“包括/包含”指特征、步骤或元件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、步骤或元件的存在或添加。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任意的和所有的组合。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，而并不是旨在限制本申请。
另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
下面结合附图来描述本申请实施例提供的可用于临床治疗或研究的信号检测装置和系统。
如图1所示，本申请实施例提供了一种信号检测装置，其可以包括：采集模块100，其可以用于采集从目标对象发出的光学信号并对该光学信号进行成像，该光学信号可以包括契伦科夫荧光信号；定位支撑模块200，其可以用于对采集模块100进行定位支撑，并且可以与采集模块100均位于暗箱(未示出)内；控制模块300，其可以用于控制采集模块100和定位支撑模块200；处理模块400，其可以用于对采集模块100获得的光学图像进行图像处理。其中，如图2所示，采集模块100可以包括：探头110，其可以用于探测从目标对象发出的光学信号；光纤阵列120，其可以用于传输探头110探测到的光学信号，并且其直径可以为0.04mm～7mm；图像传感器130，其用于将光纤阵列120传输的光学信号进行成像。
通过将光纤阵列120的直径设置在0.04mm～7mm内，可以降低契伦科夫荧光信号在传输过程中的衰减率，从而可以提高契伦科夫荧光信号的检测结果的准确性，进而有利于辅助医生进行诊断。通过利用控制模块300控制采集模块100和定位支撑模块200，可以使得采集模块100处于最佳工作位置和状态，避免在操作过程中出现失误，从而也可以确保契伦科夫荧光检测结果的准确性。
探头110可以是能够插入生物体内的并对其体内的病灶进行探测的任意装置，例如，其可以是内窥镜、纤维镜或管孔镜。探头110上可以设置有具有较高透射率的透镜组，该透镜组可以包括一个或多个透镜，并且可以用于收集从目标对象发出的光学信号并将该光学信号聚焦在光纤阵列120上。
光纤阵列120可以用于传输探头110探测到的光学信号，并且可以包括一根或多根光纤以及包覆在光纤外的保护层。这些光纤具有较高的光通量和集光率，并且可以成多边形(例如，方形或六边形)排列，从而可以提高传输光学信号的效率。保护层可以用于防止光纤因受到外部环境的影响而被损坏。
光纤阵列120的直径优选地为6mm，并且光纤阵列120的直径范围是通过实验来确定的。经相关实验证明，当其直径为6mm时，所检测到的契伦科夫荧光信号的强度最高，并且便于插入目标对象的内部。
图像传感器130可以包括电荷耦合器件(CCD)相机、电子倍增电荷耦合器件(EMCCD)相机或互补金属氧化物半导体(CMOS)相机，但不限于此。通过利用这种图像传感器130，可以提高所获得的光学图像的清晰度，并且所获得的光学图像具有放大效果，从而有助于辅助医生进行诊断。
在另一实施例中，如图3所示，采集模块100还可以包括设置在探头110的前端或光纤阵列120的输出端的滤光组件140，其可以用于允许特定波长的光(例如，契伦科夫荧光和白光)通过，而隔离其它波长的光。该滤光组件140可以包括一个或多个滤光器，并且这些滤光器的通带不同，从而可以实现对不同波长的光的探测。另外，该滤光组件140也可以是通带可调节的滤光器，从而可以满足不同的探测需求。
在另一实施例中，采集模块100还可以包括设置在其照明通道中的照明光源(未示出)，该照明光源可以用于照射目标对象的外部，从而致使目标对象的表面产生白光。该照明光源可以包括发出白光的冷光源、发光二极管(LED)或有机发光二极管(OLED)。通过在采集模块100上设置照明光源，省去了外部光源及导光束，这可以简化该信号检测装置的内部结构，能够充分保证该信号检测装置在工作时的四周亮度，从而可以保证成像质量。此时，该采集模块100也可以采集从目标对象的表面发出的白光，即，光学信号还可以包括白光信号。
如图4所示，定位支撑模块200可以为采集模块100提供定位支撑，以确定采集模块100工作时的位置和角度，并且可以包括：支撑单元210，其可以用于支撑采集模块100，例如，其可以为支架，以保证采集模块100能正常采集光学图像；移动单元220，其可以与支撑单元210连接，并且可以用于带动采集模块100移动，以上下和/或左右调节采集模块100的工作位置，例如，其可以为升降台；旋转单元230，其也可以与支撑单元210连接，并且可以用于带动采集模块100旋转，以调整采集模块100的工作角度。
如图5所示，控制模块300可以主动或根据处理模块400反馈的处理结果来控制采集模块100和/或定位支撑模块200，其可以包括第一控制单元310和第二控制单元320，其中，第一控制单元310可以用于控制采集模块100的操作，以确保采集模块100处于最佳工作状态；第二控制单元320可以控制定位支撑模块200的移动和/或旋转，以确保采集模块100处于最佳工作位置。
如图6所示，处理模块400可以包括读取单元410、处理单元420，也还可以包括显示单元430。其中，读取单元410可以用于从采集模块100(具体地，图像传感器130)读取其所采集的光学图像；处理单元420可以用于对读取单元410读取的光学图像进行处理；显示单元430可以用于显示处理单元430的处理结果。其中，处理单元420可以用于对所读取的契伦科夫荧光图像进行去噪和/或畸变校正等处理以获得处理后的契伦科夫荧光图像，也可以用于对所读取的契伦科夫荧光图像与白光图像进行融合处理。融合处理可以包括：从白光图像中提取感兴趣区域，从契伦科夫荧光图像中提取有效信号区域，将感兴趣区域与有效信号区域进行融合叠加，从而得到契伦科夫荧光图像配准图。关于如何获得契伦科夫荧光图像配准图的具体过程，可以参照现有技术中的相关描述，在此不再赘叙。
该处理模块400可以是具有计算能力的任意计算装置(例如，计算机)，也可以是该计算装置的一部分。
通过上述描述可以看出，本申请实施例通过利用采集模块采集从目标对象体发出的契伦科夫荧光信号，利用定位支撑模块对采集模块进行定位支撑，利用控制模块控制采集模块和定位支撑模块，以及利用处理模块对采集模块获得的包括契伦科夫荧光图像的光学图像进行图像处理，其中，采集模块包括直径为0.04mm～7mm且用于传输所采集到的契伦科夫荧光信号的光纤阵列，这可以提高契伦科夫荧光检测结果的准确性，从而有助于提高医生诊断结果的准确性。
本申请实施例还提供了一种信号检测系统，如图7所示，该信号检测系统可以包括上述实施例中描述的信号检测装置以及用于在信号检测装置对目标对象进行检测的同时也对目标对象进行辐射探测的辐射探测装置。该辐射探测装置可以是能够探测放射性射线的任意一种装置，例如，其可以为磁共振成像(MRI)设备、电子计算机断层扫描(CT)设备、单光子发射计算机断层成像(SPECT)设备、正电子发射断层成像(PET)设备或PET-CT设备。
通过在利用信号检测装置对目标对象进行检测的同时，利用辐射探测装置对目标对象进行辐射探测，使得在诊断时医生还可以参考辐射探测装置的探测结果，从而可以进一步提高病患诊断结果的准确性。
在本申请的描述中，目标对象可以是指注射有放射性示踪剂的生物体，例如，人或动物。注入目标对象内的放射性示踪剂可以是能够发出放射性射线的各种浓度的放射性核素，例如，其可以为18F-FDG溶液，或者也可以是放射性核素与特定荧光材料的组合，该特定荧光材料可以在放射性核素发出的放射性射线的激发下发出契伦科夫荧光，例如，其可以为Gd2O2S:Tb颗粒，这可以增强检测到的契伦科夫荧光的强度，从而可以提高检测结果的准确性，进而有利于辅助医生进行诊断。
另外，需要说明的是，虽然附图中示出的装置中的某些元件是相互分离的，但实际上这些元件可以通过相关元件互相连接。
上述实施例阐明的系统、设备、装置、单元等，具体可以由半导体芯片、计算机芯片和/或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个芯片中实现。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。另外，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
上述实施例是为便于该技术领域的普通技术人员能够理解和使用本申请而描述的。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本申请不限于上述实施例，本领域技术人员根据本申请的揭示，不脱离本申请范畴所做出的改进和修改都应该在本申请的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种信号检测装置，其特征在于，所述装置包括：
采集模块，其用于采集从目标对象发出的光学信号，并对所述光学信号进行成像，所述光学信号包括契伦科夫荧光信号；
定位支撑模块，其用于对所述采集模块进行定位支撑，并且与所述采集模块均位于暗箱内；
控制模块，其用于控制所述采集模块和所述定位支撑模块；
处理模块，其用于对所述采集模块获得的光学图像进行图像处理，
其中，所述采集模块包括：
探头，其用于探测从所述目标对象发出的所述光学信号；
光纤阵列，其用于传输所述探头探测到的所述光学信号，并且所述光纤阵列的直径为0.04～7mm；
图像传感器，其用于将所述光纤阵列传输的所述光学信号进行成像。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光纤阵列的直径为6mm。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述探头包括内窥镜、纤维镜或管孔镜。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述图像传感器包括CCD相机、EMCCD相机或CMOS相机。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述采集模块还包括：
滤光组件，其设置在所述探头的前端或所述光纤阵列的输出端。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述采集模块还包括：
照明光源，其设置在所述探头上，用于照射所述目标对象的外部，
相应地，所述光学信号还包括所述目标对象在所述照明光源的照射下而发出的白光信号。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述定位支撑模块包括：
支撑单元，其用于支撑所述采集模块；
移动单元，其与所述支撑单元连接，并且用于带动所述采集模块移动，以调节所述采集模块的工作位置；
旋转单元，其与所述支撑单元连接，并且用于带动所述采集模块旋转，以调整采集模块的工作角度。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括：
第一控制单元，其用于控制所述采集模块的操作；
第二控制单元，其用于控制所述定位支撑模块的移动和/或旋转。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理模块包括：
读取单元，其用于从所述采集模块读取所述光学图像；
处理单元，其用于对所述读取单元读取的所述光学图像进行处理；
显示单元，其用于显示所述处理单元的处理结果。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述处理单元具体用于对读取的白光图像和契伦科夫荧光图像进行融合处理，以获得契伦科夫荧光配准图像。
11.一种信号检测系统，其特征在于，所述系统包括权利要求1-0中任一项所述的信号检测装置以及用于探测所述目标对象的辐射探测装置。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述辐射探测装置包括MRI设备、CT设备、SPECT设备、PET设备或PET-CT设备。
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