WO2010148540A1 - 一种荧光分子体成像系统及方法 - Google Patents

Description

光分于休 像系統及方法 木領域

本 涉及 羊分子成像 木 特別是 于 于小功 像 的 光分于休 像系統及方法。 現有 木

分子成像 木是利用 或者 特定的分于或細胞 在活生物休上 得到 生物休生理、病理相夫的信息 例如 細胞、基因和分于水平上的相夫信息 而 基因功能定位、 細胞生 、 的作用 和新 等提供有效 的信息 以及分析她 手段。 目前 于 像 木主要包括 像、 像 和核磁 像等 其中的光羊 像具有 、 萬輻射、 高天敏度以及低成本等 因此得到了 和迅速 。

于 像 木中的 像是利用 像

吸收了外界入射的特定 的 光光子 全 于 光光于的 光 光子。 光光于 和吸收 部分光子到 像 的表面 可以 高 性能的 D 相 ha ge oup ed Dev ce 合元件 探測得到。 F (F uo esce ce o ecu a omog aphy 光分于 屋成像)是最新的光羊 于 像方法 具有較好的分辨率 但是 于 光光源 照射到的位置 附近。 在萬 光光源 近 內的 光不容易被 或 就使得測得 的 像信息不准 。 更 重要的是 了得到成像 全身各 高度的 信 息 通常需要每隔一定的高度就 一周。 就需要 門的升降裝置 光 光源 的高度 勢必合提高F T 像系統 的 。 另外 尾數 N 的 像 同也相 是一 同的N倍。 可 現有F T 像系統 度的提高和成像 同的成倍增加 限制了F T在 一些較快生物羊現象 物代 中的 。 內容

上 本 的目的是提供 于小功 像 且 像 、 像 高的 光分于休 像系統及方法。

上 目的 本 以下 木方案 光分于休 像系統 其特 在于 它包括 我光源 裝置、 特平台、 像 裝置、 一乾 裝置和 光源 裝置 在所 特乎 的一 其包括 光源和 光束生成 特平台包括一息 像 析用的支架和一連接 支架的 特 像 裝置 在相 所述 光源 裝置的 特乎 的另一 其包括 共和 集成像 出的 光團像 的探測器 探測器 于所述 裝置 所述 像 裝置同 集成像 的 所述 接口控制器分別 連接 測器、 特 和 裝置 所述 內 有所 特乎 的 特角度 的輸入 像 裝置 到的成像 的 光團像 和所述 裝置 到的成像 的

的輸出 控制所 特乎 、 像 裝置和 裝置的工作指令 及 光團像 休重建 的 在 像 內的 分布。

光源 或 光波段 固內的大功率LED 光束生 成 一介一端 圓形 另一端 方形的 的玻璃 仟 光 束生成 的圓形外側 置有一隙縫。

光源 我光束生成 之同 置有一 。

特乎 之同 置有一 濾光 。

探測器 一 相 。

裝置 接所述 析的 像 。

神采 上 系統的 光分子休 像方法 其包括以下步驟 包括 我光源 裝置、 特平台、 像檢測裝置、 裝置和 的 光分 子休 像系統 接口控制器分別 連接 特平台、 像 裝置和 裝置 2 利用 像 2 將 像 怪直 在 特 平台上 3 光分于休 像系統 控制 特平台 特 特乎 特一介 特角度 停止 特 行成像 的 像 和 輪廓

特乎 特 36 。

0 停止 4 依 到的 光團像 利用休重建方法 在 像 內的 分布 在 上 。

在執行步驟 4 其包括以下步驟 將 裝置 到的成像 的 表面 成一介 休模型 再將 休模型萬 成一介有限元阿 到的 像 將哉光源 裝置 出的錢 光建 位置、 固定的我 光源 其位置 照射到成像 表面的 我光 束的中 到的 像 在所述有限元阿 上求解 光源和其 的 的格林函數分布 Q 每一 光源 利用 求得的格林函數切分布得到 她 強度 未知 分布之同的錢 依 她 強度 分布之同的我 得到 在 像 內的 分布。

本 由于 以上 木方案 其具有以下 、 本 由于 了哉光 源全身 因此只需將小功 特360 就可以 小功 全景

大大市 了 同 增加了本 的 通量 提高了 的便利性 加快了 像速度。 2 由于本 明中 內 置有 特 的 特角度 同

像 裝置和 裝置的數 也 了 控制 因此本 的測量 像 高。 3、 本 方法由于 像 裝置 的 了休重建 因此 更 地重建 在小功 休內的 分布 一步提高了 像 。 4 由于本 光源 裝置、 像 裝置和 小功 特平台裝置 成了一介非接 式的、 全身 的、 36。

0全景 測的系統 因此大大提高了 光源 測器 和數 同 末了 大 的便利性。 1 是本 的 示意團

團2 是本 明中哉光源 裝置的一 示意

3 是 、 以及 的光 特性

4 是本 休 的 示意團

團5 是 4的

6 是本 休 的 示意

7 是 6的俯視

8 是 休 測得高度 a的 分布 像

9 是 休 測得高度 b的 分布 像

0 是 休 測得高度 。的 依 分布 像 1 是 休 測得高度 a的 分布 像

2 是 休 測得高度 b的 分布 像 3 是 休 測得高度 。的 分布 像 本 最佳 方式 下面 合 團和 本 的 。

如 所示 本 明系統包括 哉光源 裝置 1、 一小功 特平台 2、 一 像 裝置3、 裝置4和 5。

光源 裝置 1 在小功 特平台 2的一 其包括 光源 11和 光束生成 12 且在 光源1 我光束生成 12之同 置有一 濾光 13 使得只有 小功 休內 的 哉光束生 成 12 而濾除其它 。 如 2所示 本 中 光源11可以

1 也可以 光波段 固內的大功率LED 。 光束生成 12可以 一介一端 圓形 另一端 方形的 的玻璃 12 其將

11 出的光特 具有小 的 光光束 隙縫122 即可 得本 明系統所需的我 光源 于 小功 休內的 。 其中 隙縫 122 4 m 竟 mm。 我光源 裝置1也可以 其它 光源的裝置 只要 生成的錢 光光束足 如 低于 mm即可。

如 所示 小功 特乎 2包括一息 小功物用的支架 2 和一連接 支架2 的 特 22。 小功物通 支架21 在 特 22 她 于怪百 通 位置 小功物的 休中心軸 同 特 22的 哉最大限度重合。

像 裝置3 在相 光源 裝置 的小功 特平台2的另一 其包括一大數值 往的 3 和一位于 31 的採測器 32 在 3 小功 特乎 2之同 置有一 33 于 和 。本 中 32 一 相 。

裝置4 像 裝置3同 在探測器32 光團像 裝置4同步 小功物的 。 本 中 裝置 4 接 5的 像 。

5 接口控制器分別 接探測器32和 裝置4 于 探測 器 32 到的 小功 表面 出的 像 和 裝置4 到的 小功物的 休重建 將休重建出的 在 小功 休 內 分布以 像形式 。 另外 5 內 有 特 22的 特角度 5 接口控制器 連接小功 特平台2中的 特 22 于控制 特 22 小功 其身休 按照 在 5 內的 特角度 特 以 小功 全景 即 360度的 光團像 和 。 本 明系統使用 光源1 出的光 濾光 13濾除 我光束生成羊 2特 我 光源 照射在 小 休上 休內 小 休表面穿透出的 濾光 33 濾除 和 光之 被探測器32接收 5 同 裝置4將同步 小功物的 也輸送 5。 接看 5 特22 特一介 特角度 停止 特 5控制探測器32和 裝置 4 相 度的數 直至 特 22一共 特360 停止 。

5 反投影方法她 小 物的 以得到 小功物的 表面 。 最 5 休重建方法她 像 以得到 在小功 休內的 分布。

本 方法 休包括以下步驟

小功 將特定的 注入 小功 休內 以作力 。

2 固定 小功 將麻痺 的 小功物用支架21怪直 在 特 2上 小功 休中心軸 同 特 22的 哉最大限度重合。

3 小功 在 5的控制下 看 特 22 特 光 源 裝置1 出錢 至 小 休表面 特一介 的 特

特 22停止 特 像 裝置3 一幅 小功 表面 出的 光 圈像 將 輸送 5 裝置4同步 幅 小功物的

將 5， 特 22 特360 完成 光團像 。

4 依 到的 光團像 利用休重建方法 在小功 休內 的 依 分布 在 5 其 休包括以下步驟

將 裝置4 到的 小功 表面 成一介 休模 型G 再將 休模型G萬 成一介有限元阿 F。

( 探測器32 到的 像 將 光源 裝置 出的錢 光建 位置固定 長度 的我 光源 其位置 照射到 小功 輪 廓表面的 光束的中 e。其中「 的任意 「 在中 哉 e上的一介我 函數 其滿足如下

L「 1

以 K2e e

「 g e 況 哉 光源以 均勻分布 且能量 和力一介 在不 于哉 以 上的 能量力0。

探測器 32 到的 像 在有限元阿 F上求解我光源 「和其 的 的格林函數分布 格林函數切分布 滿足如下 微分方程

其中 「)是位于 位置她的 系數 是位于 位置她的吸收系數 和 均力己知 。 G 格林函數切分布 S 。 求解哉 光源 的格林函數 分布G S

" L「 求解某一位于 位置 她的

的格林函數 分布 S 。 其中P 是 函數 其滿足 如下

其中 代表 同 。 上 況 P 在 她的能量力 介 在其 它 的能量力0。

每一 光源 利用求得的格林函數切分布得到 她 強度 未知 分布之間的我 把 休 像 萬 小 的休 AV的六面休阿 六面休阿 中心 12．．．T。上 休 像 是小功 休 的 休模型G所在 在六面休阿 上 建立 她的 強度 。 六面休阿 中心

"。 上位置的 汁液 分布之同 的 矩陣W 如下 所示 e

其中 乙， J 12．．．T是 在六面休阿 中心 她的 W e ， 我 光源 「 于六面休阿 中心 位置她的 于 她 到的 強度的 其表 如下

W e J Gw G ，

所有錢 光源 「及其 的所有 可以依 建立 矩陣 最終 如下的一介我 方程 其中 向量b代表所有笑 到的數 矩陣力每一行 一 介哉 光源 的 矩陣W

求解域性方程b A 得到 探針在六面休阿 中心 上的 分布。 了 本 明系統和方法的有效性 本 了以下 休 。 如 所示 休 中 使用 docya e ee

3 用美 Se e ock 公司的 FF 775 46 33 用美 e e ock公司的FF 840 12 測器 2 固 ndo 公司的 897 相 31使用的是日本N ko 公司的N kko 6 2. D 。 如 3所示 的光 特性 黑色 哉表示 13 的光潛特性 表示

33的光 特性 我表示。

如 4 7所示 在 休 中 將填充有 脂肪 溶液 脂肪 溶 液的「位置 的 系數 「 1 3m 吸收系數 0.0 2m" 的玻璃圓柱 6 小功 玻璃圓柱6的直往 30 高度 68m 。將填充有 u 、 g mL 、 內往 3m 的 玻璃管7 探針。 將 玻璃管7放置在玻璃圓柱6中 似于在 小功 休內注入了 。 光光束 4 m 竟 mm 且 玻璃圓柱6底部水乎 的高度 3 。 5內 的 特 22 。

特角度 10 則探測器32一共 36 像 。 將 休 像 萬 小的休 A =.5 mX .5mmX .5 m的六面休阿 。 在哉光源 裝置 1 出的錢 光源 以玻璃圓柱6 中心 的左右各60 園 內 每隔2m 一介 。

如 4、 5所示 休 一中的 放置在 玻璃圓柱6底部38 的位 置她。如 6 7所示 休 一中的 放置在 玻璃圓柱6底部24 的 位置她。 上 神情況 利用本 方法 休 像 50 T geb a c eco s uc on ech que 代數重建 得到 在玻璃圓 柱休6內的三維 分布。把重建得到的 在玻璃圓柱休6內的 分布 各 高度 的 在高度 a 38 m 3 m) C 24 ) 的

像分別 8 10、 1 3 像 很好 了本 明系統和方法的有效 。

上 各 中 各部件的 、 位置、 及其連接都是可以有所 化的 在本 明技木方案的 上 部件 的改 和等同交換 不 排除在本 的保 之外。

Claims

要求 1、 光分子休 像系統 其特 在于 它包括 光源 裝置、 特平台、 像 裝置、 裝置和

光源 裝置 在所 特乎 的一 其包括 光源和 光束生成羊

特平台包括一息 像 用的支架和一連接 支架的 特 "

像 裝置 在相 我光源 裝置的 特平台的 另一 其包括 共和 集成像 出的 光團像 的探測器 于

裝置 像 裝置同 集成像 的 接口控制器分別 連接 探測器、 特 和 裝置 內 有所 特乎 的 特角度 的輸入 像 裝置 到的成像 的 光團像 和

裝置 到的成像 的 的輸出 控制所述 特平台、 像 裝置和 裝置的工作指令 及 光圈像 休 重建 的 在 像 內的 分布。

2、 要求 的一 光分子休 像系統 其特 在于

光源 或 光波段 固內的大功率 LE 哉光束生成 一介一端 圓形 另一端 方形的 的玻璃 光束生 成羊 的圓形外側 置有一隙縫。

3、 要求1 的一 光分子休 像系統 其特 在于

光源 光束生成 之 置有一 濾光 。

4、 要求2 的一 光分于休 像系統 其特 在于

光源 光束生成 之同 置有一 濾光 。

5、 要求1或2或3或4 的一 光分于休 像系統 其特 在 于 特乎 之同 置有一 。

6、 要求 或2或3或4 的一 光分子休 像系統 其特 在 于 所述 測器 一 相 。

7、 要求5 的一 光分子休 像系統 其特 在于 探測 器 一 D相 。

8、 要求 或2或3或4或7 的一 光分于休 像系統 其特 在于 裝置 接 的 像 。

9、 要求5 的一 光分于休 像系統 其特 在于

裝置 接 析的 像 。

10、 要求 6 的一 光分子休 像系統 其特 在于

裝置 接 的 像 。

、 神采 上 系統的 光分于休 像方法 其包括以下步驟，

1 包括我光源 裝置、 特乎 、 像 裝置、 裝置和 析的 光分子休 像系統 接口控制器分別 連接 特 平台、 像 裝置和 裝置

2 利用 像

2 將 像 直 在 特平台上

3 光分子休 像系統 控制 特乎 特 特平台 特一介 特 停止 特 行成像 的 光圈像 和

特平台 特360。

停止

4 依 到的 光團像 利用休重建方法 探針在 像 內的 分布 在 上 。

12 要求 1 的一 光分子休 像方法 其特 在于 在執行 步驟4 其包括以下步驟

將 裝置 到的成像 的 表面 成一介 何宴休 模型， 再將 休模型萬 成一介有限元阿

到的 像 將 光源 裝置 出的哉 光建 位置、 固定的哉 光源 其位置 照射到成像 析三 表面的 哉光束的中

探測器 到的 像 在所 有限元阿 上求解 光源和其 的 的格林函數分布

每一哉 光源 利用求得的格林函數切分布得到

得 在 像 內的 分布。