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专利号: 201610485867X
申请人: 中国科学院深圳先进技术研究院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

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。