CN112401839A - 一种用于小动物的活体成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及成像系统，具体涉及一种用于小动物的活体成像系统，包括计算机、X射线源、激光发生器，以及用于滤除激发光信号保留荧光信号的光学斩波器、与计算机相连的旋转样品台，计算机与用于设定成像参数的成像参数设定模块相连，计算机与用于进行X摄像成像的X射线探测器相连，计算机与用于切换滤光片的滤光转换装置相连，计算机通过脉冲信号发生装置向激光发生器、光学斩波器发送脉冲控制信号，计算机与用于进行白光成像、荧光成像的CCD探测器相连；本发明提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的不能有效排出激发光信号的干扰、无法对荧光信号在小动物体内进行准确定位的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及成像系统，具体涉及一种用于小动物的活体成像系统。
背景技术
荧光成像作为一种新兴的生物成像技术，其造价相对低廉、成像速度快、灵敏度高、侵入性低等优势。不同于临床上的成像方式，如X射线计算机断层扫描、核磁共振成像、单光子计算机断层扫描等，荧光成像可以使被检测的生物体免受放射损伤。
荧光成像的实现是基于具有光致发光性质的材料在外界光源激发下产生荧光，通过检测荧光信号的强度、位置、波长等，来研究生物体内特定生理过程。在荧光成像中使用的光致发光材料通常被称为荧光探针，目前比较广泛的荧光探针有小分子荧光探针、量子点、上转换荧光探针等。
在进行荧光成像时，如果使用激发光的强度较高，将会造成成像时激发光的不完全滤除，使得成像信号受到干扰，这种干扰将使得荧光信号和激发光信号变得难以区分。此外，现有的荧光成像技术无法对采集到的荧光信号在小动物体内进行准确定位，将对小动物体内特定生理过程的研究造成一定影响。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种用于小动物的活体成像系统，能够有效克服现有技术所存在的不能有效排出激发光信号的干扰、无法对荧光信号在小动物体内进行准确定位的缺陷。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种用于小动物的活体成像系统，包括计算机、X射线源、激光发生器，以及用于滤除激发光信号保留荧光信号的光学斩波器、与计算机相连的旋转样品台，所述计算机与用于设定成像参数的成像参数设定模块相连，所述计算机与用于进行X摄像成像的X射线探测器相连；
所述计算机与用于切换滤光片的滤光转换装置相连，所述计算机通过脉冲信号发生装置向激光发生器、光学斩波器发送脉冲控制信号，所述计算机与用于进行白光成像、荧光成像的CCD探测器相连；
所述计算机与用于采集白光成像图像中物体边缘轮廓的边缘轮廓采集模块相连，所述计算机与用于对边缘轮廓图像进行滤波反投影得到三维轮廓图像的滤波反投影模块相连，所述计算机与用于根据得到的三维轮廓图像、荧光成像图像生成荧光标记物分布图像的荧光标记物分布生成模块相连，所述计算机与用于将X摄像成像图像、荧光标记物分布图像进行融合的图像融合模块相连。
优选地，所述滤光转换装置中的滤光片包括激发光滤光片、荧光滤光片。
优选地，所述计算机开启X射线探测器，同时将滤光转换装置中的激发光滤光片切换为荧光滤光片，所述计算机控制X射线探测器进行X摄像成像。
优选地，所述计算机关闭X射线探测器、激光发生器，所述计算机控制CCD探测器进行白光成像。
优选地，所述边缘轮廓采集模块根据图像边界点亮度值变化特征提取每副白光成像图像中待成像物体的边缘轮廓线，所述滤波反投影模块依次对边缘轮廓图像进行滤波反投影得到三维轮廓图像。
优选地，所述计算机开启激光发生器，同时将滤光转换装置中的荧光滤光片切换为激发光滤光片，并控制脉冲信号发生装置向激光发生器、光学斩波器发送脉冲控制信号，所述光学斩波器滤除通过激发光滤光片后的激发光信号，保留荧光信号，所述计算机控制CCD探测器进行荧光成像。
优选地，所述图像融合模块根据X摄像成像图像、荧光标记物分布图像的三维空间成像结果矩阵的对应关系，将X摄像成像图像、荧光标记物分布图像进行融合。
优选地，所述计算机控制旋转样品台旋转一周所需的时间。
优选地，所述成像参数包括X射线探测器、CCD探测器的积分时间，以及X射线源、激光发生器的发光强度、工作时间、成像点数。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明所提供的一种用于小动物的活体成像系统，通过切换滤光转换装置中的滤光片，以及向激光发生器、光学斩波器发送同步的脉冲控制信号，能够有效滤除激发光信号，排除激发光信号的干扰；通过将X摄像成像图像、荧光标记物分布图像进行融合，能够对采集到的荧光信号在小动物体内进行准确定位，保证对小动物体内特定生理过程研究的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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。
图1为本发明系统示意图。
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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种用于小动物的活体成像系统，如图1所示，包括计算机、X射线源、激光发生器，以及用于滤除激发光信号保留荧光信号的光学斩波器、与计算机相连的旋转样品台，计算机与用于设定成像参数的成像参数设定模块相连，计算机与用于进行X摄像成像的X射线探测器相连；
计算机与用于切换滤光片的滤光转换装置相连，计算机通过脉冲信号发生装置向激光发生器、光学斩波器发送脉冲控制信号，计算机与用于进行白光成像、荧光成像的CCD探测器相连；
计算机与用于采集白光成像图像中物体边缘轮廓的边缘轮廓采集模块相连，计算机与用于对边缘轮廓图像进行滤波反投影得到三维轮廓图像的滤波反投影模块相连，计算机与用于根据得到的三维轮廓图像、荧光成像图像生成荧光标记物分布图像的荧光标记物分布生成模块相连，计算机与用于将X摄像成像图像、荧光标记物分布图像进行融合的图像融合模块相连。
先利用荧光探针在小动物进行体内标记，并将标记好的小动物固定于旋转样品台上，并由计算机控制旋转样品台旋转一周所需的时间。通过成像参数设定模块对系统内的成像参数进行合适设定，成像参数包括X射线探测器、CCD探测器的积分时间，以及X射线源、激光发生器的发光强度、工作时间、成像点数。
成像过程包括三个步骤：首先，计算机开启X射线探测器，同时将滤光转换装置中的激发光滤光片切换为荧光滤光片，计算机控制X射线探测器进行X摄像成像；
其次，计算机关闭X射线探测器、激光发生器，计算机控制CCD探测器进行白光成像；
最后，计算机开启激光发生器，同时将滤光转换装置中的荧光滤光片切换为激发光滤光片，并控制脉冲信号发生装置向激光发生器、光学斩波器发送脉冲控制信号，光学斩波器滤除通过激发光滤光片后的激发光信号，保留荧光信号，计算机控制CCD探测器进行荧光成像。
其中，白光成像为在自然光条件下，通过CCD探测器对小动物进行成像。
边缘轮廓采集模块根据图像边界点亮度值变化特征提取每副白光成像图像中待成像物体的边缘轮廓线，滤波反投影模块依次对边缘轮廓图像进行滤波反投影得到三维轮廓图像。
图像融合模块根据X摄像成像图像、荧光标记物分布图像的三维空间成像结果矩阵的对应关系，将X摄像成像图像、荧光标记物分布图像进行融合，由此能够对采集到的荧光信号在小动物体内进行准确定位，保证对小动物体内特定生理过程研究的准确性。
在对X摄像成像图像、荧光标记物分布图像进行融合的过程中，利用两个三维空间成像结果矩阵中小动物在旋转样品台上的固定位置相同，能够得出对应关系，该对应关系只要保证小动物固定位置不动，可以直接进行利用。
本申请技术方案中，滤光转换装置中的滤光片包括激发光滤光片、荧光滤光片。其中，激发光滤光片用于滤除激光发生器发出的激发光信号，而荧光滤光片用于在进行X摄像成像时滤除小动物体内的荧光信号。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种用于小动物的活体成像系统，其特征在于：包括计算机、X射线源、激光发生器，以及用于滤除激发光信号保留荧光信号的光学斩波器、与计算机相连的旋转样品台，所述计算机与用于设定成像参数的成像参数设定模块相连，所述计算机与用于进行X摄像成像的X射线探测器相连；
所述计算机与用于切换滤光片的滤光转换装置相连，所述计算机通过脉冲信号发生装置向激光发生器、光学斩波器发送脉冲控制信号，所述计算机与用于进行白光成像、荧光成像的CCD探测器相连；
所述计算机与用于采集白光成像图像中物体边缘轮廓的边缘轮廓采集模块相连，所述计算机与用于对边缘轮廓图像进行滤波反投影得到三维轮廓图像的滤波反投影模块相连，所述计算机与用于根据得到的三维轮廓图像、荧光成像图像生成荧光标记物分布图像的荧光标记物分布生成模块相连，所述计算机与用于将X摄像成像图像、荧光标记物分布图像进行融合的图像融合模块相连。
2.根据权利要求1所述的用于小动物的活体成像系统，其特征在于：所述滤光转换装置中的滤光片包括激发光滤光片、荧光滤光片。
3.根据权利要求2所述的用于小动物的活体成像系统，其特征在于：所述计算机开启X射线探测器，同时将滤光转换装置中的激发光滤光片切换为荧光滤光片，所述计算机控制X射线探测器进行X摄像成像。
4.根据权利要求2所述的用于小动物的活体成像系统，其特征在于：所述计算机关闭X射线探测器、激光发生器，所述计算机控制CCD探测器进行白光成像。
5.根据权利要求4所述的用于小动物的活体成像系统，其特征在于：所述边缘轮廓采集模块根据图像边界点亮度值变化特征提取每副白光成像图像中待成像物体的边缘轮廓线，所述滤波反投影模块依次对边缘轮廓图像进行滤波反投影得到三维轮廓图像。
6.根据权利要求2所述的用于小动物的活体成像系统，其特征在于：所述计算机开启激光发生器，同时将滤光转换装置中的荧光滤光片切换为激发光滤光片，并控制脉冲信号发生装置向激光发生器、光学斩波器发送脉冲控制信号，所述光学斩波器滤除通过激发光滤光片后的激发光信号，保留荧光信号，所述计算机控制CCD探测器进行荧光成像。
7.根据权利要求1所述的用于小动物的活体成像系统，其特征在于：所述图像融合模块根据X摄像成像图像、荧光标记物分布图像的三维空间成像结果矩阵的对应关系，将X摄像成像图像、荧光标记物分布图像进行融合。
8.根据权利要求3、4、6中任意一项所述的用于小动物的活体成像系统，其特征在于：所述计算机控制旋转样品台旋转一周所需的时间。
9.根据权利要求1所述的用于小动物的活体成像系统，其特征在于：所述成像参数包括X射线探测器、CCD探测器的积分时间，以及X射线源、激光发生器的发光强度、工作时间、成像点数。
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