專利名稱：一種多模態(tài)小動(dòng)物分子影像成像裝置及成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，尤其涉及一種多模態(tài)小動(dòng)物分子影像成像裝置及成像方法。
背景技術(shù)：
作為當(dāng)今生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域最先進(jìn)的成像技術(shù)，分子醫(yī)學(xué)影像技術(shù)是應(yīng)用影像學(xué)的方法對(duì)活體狀態(tài)下的生物過(guò)程進(jìn)行細(xì)胞和分子水平的定性和定量研究，在分子水平上對(duì)生物體生理、病理的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、在體、無(wú)創(chuàng)的成像技術(shù)。它是研究靶向性、特異性分子探針及治療藥物的關(guān)鍵、核心技術(shù)。多模態(tài)分子影像技術(shù)可實(shí)現(xiàn)不同影像設(shè)備的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使獲取的影像結(jié)果更精確、更可靠。臨床實(shí)踐已證明，多模態(tài)分子醫(yī)學(xué)影像設(shè)備在重 大疾病的早診早治、治療方案的制定、治療效果的驗(yàn)證與評(píng)估中發(fā)揮著重要作用。2001年美國(guó)哈佛大學(xué)Weissleder詳細(xì)闡明了分子影像學(xué)的概念。分子醫(yī)學(xué)影像技術(shù)是應(yīng)用影像學(xué)的方法對(duì)活體狀態(tài)下的生物過(guò)程進(jìn)行細(xì)胞和分子水平的定性和定量研究，在分子水平上對(duì)生物體生理、病理的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、在體、無(wú)創(chuàng)的成像技術(shù)。它是研究靶向性、特異性分子探針及治療藥物的關(guān)鍵技術(shù)。然而，任何單一模態(tài)的分子影像都存在著自身難以克服的缺陷，無(wú)法滿足生命科學(xué)研究的迫切需求——完整、準(zhǔn)確地解釋生命過(guò)程。例如正電子發(fā)射斷層成像(Positron Emission Tomography)PET雖然具有很高的探測(cè)靈敏度，但由于輻射光子能量為固定的511keV，不能同時(shí)進(jìn)行多分子探測(cè)；單光子發(fā)射斷層成像(Single Photon Emission Computed Tomography)SPECT雖然無(wú)需昂貴的回旋加速器制備核素藥物，但難以尋找到參與新陳代謝的SPECT放射示蹤物，且其靈敏度比PET低I到2個(gè)數(shù)量級(jí)；突光分子層析成像(Fluorescence Molecular Tomography)FMT雖然具有標(biāo)記靈活性、高特異性、無(wú)電離輻射等優(yōu)點(diǎn)，但圖像重建病態(tài)性嚴(yán)重，同時(shí)以上三種技術(shù)均缺乏結(jié)構(gòu)信息，空間分辨率較差。目前，將分子影像成像模態(tài)與能夠提供結(jié)構(gòu)信息的X射線斷層成像(X-rayComputed Tomography) X-ray CT合并成單個(gè)設(shè)備的構(gòu)思在本領(lǐng)域內(nèi)是普遍公知的。在小動(dòng)物成像技術(shù)領(lǐng)域，MiCT0-CT采用了與普通臨床CT不同的微焦點(diǎn)X射線源球管，空間分辨率最高可以達(dá)到微米數(shù)量級(jí)。Micro-CT除了朝著超高分辨率方向發(fā)展外，另一個(gè)重要應(yīng)用是與PET、SPECT, FMT等構(gòu)成PET/CT、SPECT/CT、PET/SPECT/CT等多模態(tài)分子成像設(shè)備，為功能成像技術(shù)提供結(jié)構(gòu)信息。在雙模態(tài)成像設(shè)備方面，GE、SIEMENS、PHILIPS三大公司分別推出了自己的Micro PET/CT、Micro SPECT/CT產(chǎn)品。在三模態(tài)成像設(shè)備方面，2005年6月，Gamma Medica在當(dāng)年召開(kāi)的核醫(yī)學(xué)年會(huì)上發(fā)布世界上首臺(tái)專門用于小動(dòng)物成像的MicroPET/SPECT/CT ；2007年，Kodak發(fā)布了具有熒光/SPECT/CT三模態(tài)小動(dòng)物成像的商業(yè)產(chǎn)品。截止到2011年底，GE和西門子也已經(jīng)推出了自己旗下的PET/SPECT/CT三模態(tài)小動(dòng)物成像設(shè)備，其中GE是通過(guò)與Gamma Medica合作OEM 了 GM的三模態(tài)成像產(chǎn)品。另外，有一家名為MILABS的廠商宣稱推出了三模態(tài)的成像設(shè)備。PET/SPECT/CT三模態(tài)成像設(shè)備在功能上有著特異性不夠、分子靶點(diǎn)標(biāo)記不易等缺點(diǎn)，此外PET/SPECT均為采用正電子湮滅原理來(lái)進(jìn)行靶向性成像的核醫(yī)學(xué)成像方法。在國(guó)內(nèi)小動(dòng)物活體成像領(lǐng)域，已分別有計(jì)算機(jī)斷層掃描成像CT、正電子發(fā)射斷層成像PET、單光子發(fā)射斷層成像SPECT、熒光斷層成像FMT的小動(dòng)物活體成像系統(tǒng)報(bào)道，但是，現(xiàn)有技術(shù)中的多模態(tài)成像裝置，對(duì)于分子醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域而言，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的只有PET與熒光成像，并沒(méi)有包括X-ray CT與SPECT。并且現(xiàn)有技術(shù)中的各個(gè)成像系統(tǒng)只停留在概念上，不具備實(shí)際意義，無(wú)法運(yùn)用在實(shí)際工作當(dāng)中。同時(shí)，四個(gè)模態(tài)的成像系統(tǒng)之間并沒(méi)有直接的關(guān)聯(lián)性，并不在同一檢查軸上，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多模態(tài)圖像的同機(jī)融合。

發(fā)明內(nèi)容
為了進(jìn)一步提高多模態(tài)分子影像技術(shù)的特異性和適用面，本發(fā)明提供了一種可行的X-rayCT/PET/SPECT/FMT四個(gè)模態(tài)同機(jī)一體的多模態(tài)小動(dòng)物分子影像成像裝置與成像方法。 本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種多模態(tài)小動(dòng)物分子影像成像裝置。本發(fā)明的一種多模態(tài)小動(dòng)物分子影像成像裝置包括X射線計(jì)算機(jī)斷層成像X-ray CT系統(tǒng)；正電子發(fā)射斷層成像PET系統(tǒng)；單光子發(fā)射斷層成像SPECT系統(tǒng)；熒光層析成像FMT系統(tǒng)；旋轉(zhuǎn)機(jī)架系統(tǒng)；小動(dòng)物床系統(tǒng)；以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)；各個(gè)成像系統(tǒng)經(jīng)數(shù)據(jù)線由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣保存至計(jì)算機(jī)；各個(gè)成像系統(tǒng)共用一個(gè)小動(dòng)物床系統(tǒng)和同一檢查軸；其中x-ray CT系統(tǒng)、SPECT系統(tǒng)和FMT系統(tǒng)安裝在同一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)架系統(tǒng)上，構(gòu)成X-rayCT/SPECT/FMT系統(tǒng)；小動(dòng)物床系統(tǒng)安裝在底座的一端，X_ray CT/SPECT/FMT與PET系統(tǒng)分別安裝在底座的另一端，并且各個(gè)系統(tǒng)位于同一軸線上；或者小動(dòng)物床系統(tǒng)安裝在底座的中央，x-ray CT/SPECT/FMT系統(tǒng)與PET系統(tǒng)分別圍繞著小動(dòng)物床系統(tǒng)安裝在底座上，并且各個(gè)系統(tǒng)的軸線在同一個(gè)水平面內(nèi)。本發(fā)明的一種多模態(tài)小動(dòng)物分子影像成像裝置包括X射線計(jì)算機(jī)斷層成像X-ray CT系統(tǒng)；正電子發(fā)射斷層成像PET系統(tǒng)；單光子發(fā)射斷層成像SPECT系統(tǒng)；熒光層析成像FMT系統(tǒng)；旋轉(zhuǎn)機(jī)架系統(tǒng)；小動(dòng)物床系統(tǒng)；以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)；各個(gè)成像系統(tǒng)經(jīng)數(shù)據(jù)線由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣保存至計(jì)算機(jī)；各個(gè)成像系統(tǒng)共用一個(gè)小動(dòng)物床系統(tǒng)和同一檢查軸；其中X-ray CT系統(tǒng)和SPECT系統(tǒng)安裝在一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)架系統(tǒng)上，構(gòu)成X_ray CT/SPECT系統(tǒng)，F(xiàn)MT系統(tǒng)安裝在另一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)架系統(tǒng)上；小動(dòng)物床系統(tǒng)安裝在底座的一端，X-ray CT/SPECT系統(tǒng)、FMT系統(tǒng)和PET系統(tǒng)按照6種排列順序之一的順序分別安裝在底座的另一端，并且各個(gè)系統(tǒng)位于同一軸線上；或者小動(dòng)物床系統(tǒng)安裝在底座的中央，X-ray CT/SPECT系統(tǒng)與PET系統(tǒng)分別圍繞著小動(dòng)物床系統(tǒng)安裝在底座上，并且各個(gè)系統(tǒng)的軸線在同一個(gè)水平面內(nèi)。本發(fā)明的一種多模態(tài)小動(dòng)物分子影像成像裝置包括X射線計(jì)算機(jī)斷層成像X-ray CT系統(tǒng)；正電子發(fā)射斷層成像PET系統(tǒng)；單光子發(fā)射斷層成像SPECT系統(tǒng)；熒光層析成像FMT系統(tǒng)；旋轉(zhuǎn)機(jī)架系統(tǒng)；小動(dòng)物床系統(tǒng)；以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)；各個(gè)成像系統(tǒng)經(jīng)數(shù)據(jù)線由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣保存至計(jì)算機(jī)；各個(gè)成像系統(tǒng)共用一個(gè)小動(dòng)物床系統(tǒng)和同一檢查軸；其中
X-ray CT系統(tǒng)、SPECT系統(tǒng)和FMT系統(tǒng)分別安裝在各自的旋轉(zhuǎn)機(jī)架系統(tǒng)上；小動(dòng)物床系統(tǒng)安裝在底座的一端，X-ray CT系統(tǒng)、SPECT系統(tǒng)、FMT系統(tǒng)和PET系統(tǒng)按照24種排列順序之一的順序分別安裝在底座的另一端，并且各個(gè)系統(tǒng)位于同一軸線上；或者小動(dòng)物床系統(tǒng)安裝在底座的中央，PET系統(tǒng)、X-ray CT系統(tǒng)、SPECT系統(tǒng)和FMT系統(tǒng)分別圍繞著小動(dòng)物床系統(tǒng)安裝在底座上，并且各個(gè)系統(tǒng)的軸線在同一個(gè)水平面內(nèi)。進(jìn)一步，旋轉(zhuǎn)機(jī)架系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)、軸套和滑環(huán)系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)旋轉(zhuǎn)臺(tái)托架固定在底座上，可以完成在平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)臺(tái)的中間具有通孔，其軸線與小動(dòng)物床系統(tǒng)的軸線位于同一個(gè)水平面內(nèi)?；h(huán)系統(tǒng)通過(guò)滑環(huán)托架安裝在底座上，并且通過(guò)軸套與旋轉(zhuǎn)臺(tái)相連接。安裝在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的各種設(shè)備的數(shù)據(jù)線和電線通過(guò)軸套進(jìn)入滑環(huán)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)線和電線經(jīng)滑環(huán)系統(tǒng)梳理后分別連接至電源或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

X-ray CT系統(tǒng)包括X射線源、X射線準(zhǔn)直器和X射線探測(cè)器；其中，X射線源與X射線探測(cè)器相對(duì)地圍繞著通孔安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)架系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，二者之間形成探測(cè)區(qū)域，借助旋轉(zhuǎn)機(jī)架的轉(zhuǎn)動(dòng)可圍繞被測(cè)的小動(dòng)物在平面內(nèi)做旋轉(zhuǎn)；x射線準(zhǔn)直器安裝在X射線源的前端，位于探測(cè)區(qū)域與X射線源之間；x射線源發(fā)出X射線，經(jīng)過(guò)X射線準(zhǔn)直器產(chǎn)生滿足要求的X射線束，X射線束通過(guò)被測(cè)的小動(dòng)物后投影在X射線探測(cè)器的成像面，由X射線探測(cè)器生成投影的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)線由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣保存至計(jì)算機(jī)。X射線源通過(guò)電線經(jīng)滑環(huán)系統(tǒng)連接至電源，X射線探測(cè)器通過(guò)數(shù)據(jù)線經(jīng)電源連接至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。X射線探測(cè)器可以采用平板型探測(cè)器或者是線型探測(cè)器，成像模式可根據(jù)實(shí)際需求采用三代CT掃描模式、螺旋CT模式或者錐束CT掃描模式。PET系統(tǒng)包括Y射線探測(cè)器、探測(cè)電子學(xué)裝置和Y射線探測(cè)器機(jī)架；其中，Y射線探測(cè)器機(jī)架固定在底座上，Y射線探測(cè)器機(jī)架具有通孔，其軸線與旋轉(zhuǎn)臺(tái)的通孔和小動(dòng)物床系統(tǒng)的軸線位于同一個(gè)水平面內(nèi)射線探測(cè)器環(huán)繞著通孔安裝在Y射線探測(cè)器機(jī)架上，形成Y射線探測(cè)器陣列，Y射線探測(cè)器環(huán)繞的區(qū)域形成探測(cè)區(qū)域；探測(cè)電子學(xué)裝置經(jīng)數(shù)據(jù)線與Y射線探測(cè)器相連，并且探測(cè)電子學(xué)裝置不在探測(cè)區(qū)域內(nèi)。Y射線探測(cè)器由前端能夠?qū)射線轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光的閃爍晶體和后端的高靈敏度的光電探測(cè)器組成，二者之間通過(guò)光導(dǎo)連接。探測(cè)電子學(xué)裝置經(jīng)數(shù)據(jù)線連接至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接至計(jì)算機(jī)。探測(cè)電子學(xué)裝置由高速信號(hào)甄別電路構(gòu)成，每個(gè)Y射線探測(cè)器接收到Y(jié)光子后產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)脈沖，將這些定時(shí)脈沖分別輸入高速信號(hào)甄別電路進(jìn)行甄別。探測(cè)電子學(xué)裝置通過(guò)一個(gè)時(shí)鐘電路模塊設(shè)置了一個(gè)時(shí)間窗，同時(shí)落入時(shí)間窗的定時(shí)脈沖則視為是同一個(gè)正電子湮滅事件中產(chǎn)生的Y光子，記錄這些符號(hào)Y光子信號(hào)的位置信息，并將其計(jì)數(shù)，從而得到PET成像原始數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄PET數(shù)據(jù)并將其保存至計(jì)算機(jī)用于圖像重建。探測(cè)電子學(xué)裝置通過(guò)電線經(jīng)滑環(huán)系統(tǒng)連接至電源，Y射線探測(cè)器通過(guò)數(shù)據(jù)線經(jīng)電源連接至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。Y射線探測(cè)器陣列可采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，也可采用兩個(gè)以上互成等角度的平板結(jié)構(gòu)。SPECT系統(tǒng)包括SPECT探測(cè)器、準(zhǔn)直器和探測(cè)器平移機(jī)構(gòu)；其中，探測(cè)器平移機(jī)構(gòu)安裝在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，SPECT探測(cè)器固定在探測(cè)器平移機(jī)構(gòu)上，可以做平移運(yùn)動(dòng)；SPECT探測(cè)器數(shù)量為一個(gè)或兩個(gè)以上，當(dāng)SPECT探測(cè)器為兩個(gè)以上時(shí)，探測(cè)器之間呈一定夾角，圍繞著旋轉(zhuǎn)臺(tái)的通孔通過(guò)探測(cè)器平移機(jī)構(gòu)安裝在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上。SPECT探測(cè)器圍繞的區(qū)域形成探測(cè)區(qū)域。準(zhǔn)直器安裝在SPECT探測(cè)器的前端，位于SPECT探測(cè)器與探測(cè)區(qū)域之間。SPECT探測(cè)器由前端能夠?qū)射線轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光的閃爍晶體與后端高靈敏度光電探測(cè)器組成，二者之間通過(guò)光導(dǎo)連接。注射至生物體內(nèi)的單光子示蹤劑發(fā)出Y射線，Y射線經(jīng)閃爍晶體轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光，在經(jīng)過(guò)光電倍增管轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。SPECT探測(cè)器通過(guò)數(shù)據(jù)線經(jīng)電源連接至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。準(zhǔn)直器由可屏蔽Y射線的材料構(gòu)成，可采用平行孔陣列形式、針孔形式以及斜孔形式中的一種。熒光成像系統(tǒng)包括激光發(fā)生器、光纖、光纖移動(dòng)臺(tái)和成像裝置；其中，激光發(fā)生器與成像裝置相對(duì)地圍繞著通孔安裝在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，二者之間形成探測(cè)區(qū)域；光纖移動(dòng)臺(tái)固定在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上；激光發(fā)生器發(fā)射出來(lái)的激光通過(guò)光纖照射被測(cè)的小動(dòng)物，光纖通過(guò)光纖移動(dòng)臺(tái)的滑道可在一定角度范圍內(nèi)沿滑道對(duì)被測(cè)的小動(dòng)物進(jìn)行掃描照射。成像裝置通過(guò)數(shù)據(jù)線經(jīng)電源連接至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。小動(dòng)物床系統(tǒng)由升降機(jī)構(gòu)、平移機(jī)構(gòu)和小動(dòng)物床。升降機(jī)構(gòu)固定在底座上 并且能在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，平移機(jī)構(gòu)安裝在升降機(jī)構(gòu)上，小動(dòng)物床安裝在平移機(jī)構(gòu)上。升降機(jī)構(gòu)與平移機(jī)構(gòu)用于移動(dòng)小動(dòng)物床，使其處于探測(cè)區(qū)域的合適位置。小動(dòng)物床的前端作為被探測(cè)區(qū)域用于承放小動(dòng)物，其孔徑大小應(yīng)適合成像系統(tǒng)的要求。 以上所有系統(tǒng)均固定在同一底座上，各個(gè)系統(tǒng)之間相對(duì)的物理空間尺寸應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求確定。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種多模態(tài)小動(dòng)物分子影像成像方法。本發(fā)明的多模態(tài)小動(dòng)物分子影像成像方法包括以下步驟I)將被測(cè)的小動(dòng)物固定在多模態(tài)分子影像成像系統(tǒng)的小動(dòng)物床的前端，將分子成像探針注射至被測(cè)的小動(dòng)物；2)將多模態(tài)分子成像探針注射至被測(cè)的小動(dòng)物，可以采用多模態(tài)分子成像探針(雙模態(tài)、三模態(tài)或者四模態(tài)分子成像探針)，或者米用單模態(tài)分子成像探針?lè)植阶⑸湟苑謩e滿足四個(gè)成像模態(tài)的成像要求；3)—定時(shí)間后，調(diào)整小動(dòng)物床位置，使其與成像系統(tǒng)的探測(cè)區(qū)域中心對(duì)準(zhǔn)，在被測(cè)物沿著檢查軸移動(dòng)時(shí)分別使用X射線計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)X-ray CT、正電子發(fā)射斷層成像系統(tǒng)PET、單光子發(fā)射斷層成像系統(tǒng)SPECT和熒光層析成像系統(tǒng)FMT對(duì)被測(cè)的小動(dòng)物成像，其中各個(gè)成像模態(tài)的掃描成像順序根據(jù)成像需求來(lái)安排掃描順序；4)分別將各個(gè)模態(tài)探測(cè)到的成像數(shù)據(jù)按照相應(yīng)的成像方法進(jìn)行圖像重建，最后進(jìn)行多模態(tài)圖像的同機(jī)配準(zhǔn)圖像融合，得到被測(cè)的小動(dòng)物的X-ray CT/PET/SPECT/FMT四個(gè)模態(tài)的同機(jī)融合分子醫(yī)學(xué)影像。其中，雙模態(tài)為X-ray CT,PET,SPECT和FMT中任意兩個(gè)組成的6種組合之一的成像模態(tài)；三模態(tài)為X-ray CT、PET、SPECT和FMT中任意三個(gè)組成的4種組合之一的成像模態(tài)；四模態(tài)為X-ray CT、PET、SPECT和FMT組成的成像模態(tài)。基于正電子發(fā)射斷層成像PET、單光子發(fā)射斷層成像SPECT的核素成像設(shè)備和熒光分子層析成像FMT的光學(xué)成像設(shè)備特別適合研究分子、代謝和生理學(xué)事件(功能成像);而X射線斷層成像CT設(shè)備則適合于解剖學(xué)成像(結(jié)構(gòu)成像)；融合多模態(tài)成像技術(shù)(PET/CT、SPECT/CT)則能夠結(jié)合功能成像和結(jié)構(gòu)成像兩方面的優(yōu)點(diǎn)。X-ray CT/PET/SPECT/FMT四模態(tài)的同機(jī)融合分子醫(yī)學(xué)影像可實(shí)現(xiàn)不同影像設(shè)備的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使獲取的影像結(jié)果更精確、更可靠。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的X射線計(jì)算機(jī)斷層成像X-ray CT系統(tǒng)、正電子發(fā)射斷層成像PET系統(tǒng)、單光子發(fā)射斷層成像SPECT系統(tǒng)和熒光層析成像FMT系統(tǒng)，共用一個(gè)小動(dòng)物床系統(tǒng)和同一檢查軸，X-ray CT/PET/SPECT/FMT四模態(tài)的同機(jī)融合分子醫(yī)學(xué)影像可實(shí)現(xiàn)不同影像設(shè)備的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使獲取的影像結(jié)果更精確、更可靠。


圖I是本發(fā)明的多模態(tài)成像小動(dòng)物分子成像裝置的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的FMT系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的PET系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明的X-ray CT系統(tǒng)與SPECT系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)機(jī)架的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。在本實(shí)施例中，本發(fā)明的多模態(tài)小動(dòng)物分子影像成像裝置包括X射線計(jì)算機(jī)斷層成像X-ray CT系統(tǒng)3 ;正電子發(fā)射斷層成像PET系統(tǒng)2 ;單光子發(fā)射斷層成像SPECT系統(tǒng)4 ;熒光層析成像FMT系統(tǒng)I ;旋轉(zhuǎn)機(jī)架系統(tǒng)5 ;小動(dòng)物床系統(tǒng)6 ；以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)；各個(gè)成像系統(tǒng)經(jīng)數(shù)據(jù)線由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣保存至計(jì)算機(jī)；各個(gè)成像系統(tǒng)共用一個(gè)小動(dòng)物床系統(tǒng)和同一檢查軸；其中X_ray CT系統(tǒng)和SPECT系統(tǒng)安裝在一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)架系統(tǒng)5上，構(gòu)成X-ray CT/SPECT系統(tǒng)，F(xiàn)MT系統(tǒng)安裝在另一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)架系統(tǒng)上；小動(dòng)物床系統(tǒng)6安裝在底座7的一端，F(xiàn)MT系統(tǒng)1、PET系統(tǒng)2及X-ray CT/SPECT系統(tǒng)3和4依次分別安裝在底座7的另一端，并且各個(gè)系統(tǒng)位于同一軸線上，如圖I所示。如圖5所示，旋轉(zhuǎn)機(jī)架系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)51、軸套52和滑環(huán)系統(tǒng)53。旋轉(zhuǎn)臺(tái)51通過(guò)旋轉(zhuǎn)臺(tái)托架511固定在底座7上，可以完成在平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)臺(tái)的中間具有通孔54(如圖4所示)，其軸線與小動(dòng)物床系統(tǒng)的軸線位于同一個(gè)軸線上?；h(huán)系統(tǒng)53通過(guò)滑環(huán)托架531安裝在底座上，并且通過(guò)軸套52與旋轉(zhuǎn)臺(tái)51相連接。安裝在旋轉(zhuǎn)臺(tái)51上的各種設(shè)備的數(shù)據(jù)線和電線通過(guò)軸套52進(jìn)入滑環(huán)系統(tǒng)53，數(shù)據(jù)線和電線經(jīng)滑環(huán)系統(tǒng)53梳理后分別連接至電源或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)臺(tái)51進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)512、大口徑軸承513、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)514和圓盤515。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)通過(guò)旋轉(zhuǎn)臺(tái)托架511固定在底座7上，大口徑軸承513安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)514上，與大口徑軸承513相連接的圓盤515上有固定孔位，用來(lái)固定X-ray CT系統(tǒng)的射線源與探測(cè)器及其配套設(shè)備、SPECT系統(tǒng)的SPECT探測(cè)器及其配套設(shè)備。軸套52用于將大口徑軸承513與后端的滑環(huán)系統(tǒng)相連接。根據(jù)圓盤上各項(xiàng)設(shè)備的重量分布情況進(jìn)行配重，保證圓盤在旋轉(zhuǎn)時(shí)使旋轉(zhuǎn)軸受力均勻。整個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)51的驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)是由驅(qū)動(dòng)電機(jī)512驅(qū)動(dòng)其旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)完成的。驅(qū)動(dòng)電機(jī)512采用大功率的高精度伺服電機(jī)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用齒輪嚙合；保證系統(tǒng)供電與數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕h(huán)系統(tǒng)53采用多通道、能夠傳輸強(qiáng)弱電、高傳輸速率、能夠保證信號(hào)精確傳輸?shù)母咝阅芑h(huán)，并根據(jù)實(shí)際需要的有效探測(cè)區(qū)域來(lái)決定大口徑軸承的尺寸。如圖I所示，小動(dòng)物床系統(tǒng)由升降機(jī)構(gòu)61、平移機(jī)構(gòu)62和小動(dòng)物床63。升降機(jī)構(gòu)61在底座7上，平移機(jī)構(gòu)安62裝在升降機(jī)構(gòu)61上，小動(dòng)物床安裝在平移機(jī)構(gòu)上。升降機(jī)構(gòu)61與平移機(jī)構(gòu)62用于移動(dòng)小動(dòng)物床63，使其處于探測(cè)區(qū)域的合適位置。小動(dòng)物床63的前端作為被探測(cè)區(qū)域用于承放小動(dòng)物，其孔徑大小應(yīng)適合成像系統(tǒng)的要求。在本實(shí)施例中，小動(dòng)物床63使用透明的高硬度有機(jī)玻璃，其剛性較好、對(duì)X射線以及可見(jiàn)光吸收較小，此外，為考慮活體小動(dòng)物成像的需要，還預(yù)留了麻醉氣體管和小動(dòng)物呼吸面罩的空間。緊鄰小動(dòng)物運(yùn)動(dòng)床裝置6的是熒光層析成像FMT系統(tǒng)I。如圖2所示，F(xiàn)MT系統(tǒng)安裝在一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)架系統(tǒng)5上,從而固定在底座7上。突光層析成像系統(tǒng)包括激光發(fā)生器、光纖12、光纖移動(dòng)臺(tái)13和成像裝置14。成像裝置14進(jìn)一步包括成像元件141、光學(xué)鏡頭143和濾波片轉(zhuǎn)盤142。激光發(fā)生器發(fā)射出來(lái)的激光通過(guò)光纖12照射被測(cè)的小動(dòng)物，光纖12固定在光纖移動(dòng)臺(tái)13的滑道15上可在一定角度范圍內(nèi)沿滑道對(duì)動(dòng)物進(jìn)行掃描照射。在探測(cè)區(qū)域的另一側(cè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)上安裝高靈敏度成像元件141用于接收光子數(shù)據(jù)，在成像元件141前面安裝一個(gè)光學(xué)鏡頭143，在成像元件141和光學(xué)鏡頭143中間安裝有電腦控制的濾波片轉(zhuǎn)盤142，可自動(dòng)更換濾波片以達(dá)到不同的濾光要求。激光的光纖12與成像裝置14相互成對(duì) 立并圍繞探測(cè)區(qū)域安裝，借助旋轉(zhuǎn)機(jī)架的轉(zhuǎn)動(dòng)可圍繞被測(cè)物做圓周運(yùn)動(dòng)，獲得多角度的成像數(shù)據(jù)。激發(fā)熒光采用透射模式，激發(fā)光源與探測(cè)器分別位于探測(cè)物體的兩側(cè)。激光發(fā)生器包括氙燈、光纖和激發(fā)濾光片。氙燈發(fā)出的激光經(jīng)過(guò)激發(fā)濾光片后，由光纖聚焦到小動(dòng)物的身體上。激光的強(qiáng)度可調(diào)，波長(zhǎng)范圍400nm-900nm，基本覆蓋了 DsRed、Cy5. 5、Alexa Fluor、ICG等主要熒光探針的激發(fā)波長(zhǎng)范圍。成像元件141采用制冷型電子倍增CXD (EMCXD)，通過(guò)光學(xué)鏡頭覆蓋成像視野。為了避免激發(fā)光對(duì)熒光信號(hào)的影響，鏡頭前端放置熒光濾光片。針對(duì)以上提到的主要熒光探針，相應(yīng)的濾波片轉(zhuǎn)盤的濾波片的通帶范圍為575nm-650nm，695nm-770nm,810nm-880nm。激發(fā)光濾光片與濾波片轉(zhuǎn)盤的濾波片分別安裝在兩個(gè)濾波片輪上，通過(guò)濾波片輪的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)濾波片的切換。熒光層析成像系統(tǒng)I的后側(cè)是正電子發(fā)射斷層成像PET系統(tǒng)2。如圖3所示，PET系統(tǒng)包括Y射線探測(cè)器21、探測(cè)電子學(xué)裝置22和Y射線探測(cè)器機(jī)架23。Y射線探測(cè)器機(jī)架23固定在底座7上，Y射線探測(cè)器機(jī)架具有通孔24，其軸線與旋轉(zhuǎn)臺(tái)的通孔24和小動(dòng)物床系統(tǒng)的軸線位于同一個(gè)軸線上。Y射線探測(cè)器21環(huán)繞著通孔24安裝在Y射線探測(cè)器機(jī)架上，形成Y射線探測(cè)器陣列，Y射線探測(cè)器環(huán)繞的區(qū)域形成探測(cè)區(qū)域。探測(cè)電子學(xué)裝置22經(jīng)數(shù)據(jù)線與Y射線探測(cè)器相連，并且探測(cè)電子學(xué)裝置22不在探測(cè)區(qū)域內(nèi)。Y射線探測(cè)器21由前端能夠?qū)射線轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光的閃爍晶體和后端的高靈敏度的光電探測(cè)器組成，二者之間通過(guò)光導(dǎo)連接。優(yōu)選的，閃爍晶體采用高光子產(chǎn)額的閃爍晶體，如碘化銫晶體，LYSO晶體；光電探測(cè)器宜采用高增益并且能夠探測(cè)位置信息的光電探測(cè)器，如位敏光電倍增管；也可采用直接轉(zhuǎn)換高能射線為電信號(hào)的探測(cè)晶體，如碲鋅鎘(CZT)探測(cè)器。在本實(shí)施例中，PET系統(tǒng)的Y射線探測(cè)器采用硅酸釔镥閃爍晶體LYSO與硅基半導(dǎo)體光電倍增陣列SiPM構(gòu)成，LYSO晶體與SiPM探測(cè)器之間采用光學(xué)硅油耦合。LYSO晶體具有高光輸出、快發(fā)光衰減、有效原子序數(shù)多、密度大等特性，并且物化性質(zhì)穩(wěn)定、不潮解、對(duì)Y射線探測(cè)效率高；SiPM具有體積小、重量輕、無(wú)需高壓電、不受磁場(chǎng)干擾、壽命長(zhǎng)以及易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。探測(cè)電子學(xué)裝置22包括配套SiPM探測(cè)器前端放大器及甄別單元、位置編碼電子學(xué)單元、脈沖事件時(shí)間提取單元(快速成型放大器、定時(shí)電路、TDC電路)、數(shù)字符合及事件編碼單元、先入先出(First in first out) FIFO數(shù)據(jù)緩沖單元、數(shù)據(jù)采集及接口單元。探測(cè)電子學(xué)裝置通過(guò)一個(gè)時(shí)鐘電路模塊設(shè)置了一個(gè)時(shí)間窗，同時(shí)落入時(shí)間窗的定時(shí)脈沖則視為是同一個(gè)正電子湮滅事件中產(chǎn)生的Y光子，記錄這些符號(hào)Y光子信號(hào)的位置信息，并將其計(jì)數(shù)，從而得到PET成像原始數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄PET數(shù)據(jù)并將其保存至計(jì)算機(jī)用于圖像重建。Y射線探測(cè)器陣列可采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，也可采用兩個(gè)以上互成等角度的平板結(jié)構(gòu)。在PET系統(tǒng)2的后側(cè)是共用一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)架的X射線計(jì)算機(jī)斷層成像X-ray CT系統(tǒng)與單光子發(fā)射斷層成像SPECT系統(tǒng)3和4。X-ray CT系統(tǒng)3包括X射線源31、X射線準(zhǔn)直器和X射線探測(cè)器33。在本實(shí)施例中，X-ray CT系統(tǒng)采用35KV-75KV，63 μ m焦點(diǎn)的微焦點(diǎn)X射線源與線型X射線探測(cè)器，采用三代螺旋CT掃描方式，X射線源與X射線探測(cè)器相互成對(duì)立并圍繞探測(cè)區(qū)域安裝，借助旋轉(zhuǎn)機(jī)架的轉(zhuǎn)動(dòng)可圍繞被測(cè)的小動(dòng)物在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。X射線源31發(fā)出X射線，經(jīng)過(guò)X射線準(zhǔn)直器產(chǎn)生滿足要求的X射線束，X射線束通過(guò)被測(cè)的小動(dòng)物后投影在X射線探測(cè)器33的 成像面，由X射線探測(cè)器33生成投影的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)線由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣保存至計(jì)算機(jī)。X-ray CT系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)透視掃描、螺旋掃描、高精度定點(diǎn)掃描采集模式，能夠?qū)崿F(xiàn)小動(dòng)物的高精度斷層成像，并為PET或SPECT系統(tǒng)提供解剖結(jié)構(gòu)信息，以及為FMT系統(tǒng)的圖像重建提供CT先驗(yàn)知識(shí)。SPECT系統(tǒng)4包括SPECT探測(cè)器41、準(zhǔn)直器42和探測(cè)器平移機(jī)構(gòu)43。SPECT探測(cè)器41由前端能夠?qū)射線轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光的閃爍晶體與后端高靈敏度光電探測(cè)器組成，二者之間通過(guò)光導(dǎo)連接。在本實(shí)施例中，SPECT系統(tǒng)的SPECT探測(cè)器41采用硅酸釔镥閃爍晶體LYSO與位置靈敏光電倍增管PsPMT構(gòu)成，LYSO晶體與PsPMT探測(cè)器之間采用光學(xué)硅油耦合，Micro SPECT與X-ray CT共用同一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)架與滑環(huán)傳輸系統(tǒng)。準(zhǔn)直器42由金屬鉛制成，采用平行孔陣列形式。注射至生物體內(nèi)的單光子示蹤劑發(fā)出Y射線，Y射線經(jīng)閃爍晶體轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光，再經(jīng)過(guò)光電倍增管轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。SPECT探測(cè)器41固定在探測(cè)器平移機(jī)構(gòu)43上，可以做平移運(yùn)動(dòng)盡可能的接近被測(cè)的小動(dòng)物以提高Y射線探測(cè)器的靈敏度。本實(shí)施例中采用兩個(gè)SPECT探測(cè)器41，探測(cè)器之間互成180°夾角并前后錯(cuò)位排列緊密相連，圍繞探測(cè)區(qū)域在平面內(nèi)做旋轉(zhuǎn)，使有效探測(cè)區(qū)域FOV足以覆蓋整個(gè)小動(dòng)物。入射的Y射線事件，在晶體上激發(fā)出的熒光的位置，經(jīng)過(guò)權(quán)重網(wǎng)絡(luò)和ADC轉(zhuǎn)為包含位置信息的X、Y、E數(shù)據(jù)，通過(guò)100M傳輸速度的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送到采集計(jì)算機(jī)，形成圖像幀。在對(duì)活體小動(dòng)物進(jìn)行四模態(tài)同機(jī)融合分子影像成像時(shí)，將麻醉后的活體小動(dòng)物固定在多模態(tài)分子影像成像系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)掃描床檢測(cè)區(qū)域，將分子成像探針注射至被測(cè)的小動(dòng)物。多模態(tài)分子成像探針可以米用多模態(tài)分子成像探針(雙模態(tài)、三模態(tài)或者四模態(tài)分子成像探針)，或者采用單模態(tài)分子成像探針?lè)植阶⑸湟苑謩e滿足四個(gè)成像模態(tài)的成像要求。一定時(shí)間后，調(diào)整運(yùn)動(dòng)掃描床位置，使其與成像系統(tǒng)的有效探測(cè)區(qū)域中心對(duì)準(zhǔn)。在被測(cè)物沿著檢查軸移動(dòng)時(shí)分別使用X射線計(jì)算機(jī)斷層成像X-ray CT系統(tǒng)、正電子發(fā)射斷層成像PET系統(tǒng)、單光子發(fā)射斷層成像SPECT系統(tǒng)和熒光層析成像FMT系統(tǒng)對(duì)被測(cè)的小動(dòng)物成像，依次進(jìn)行X-ray CT — FMT — PET — SPECT四個(gè)模態(tài)的成像。分別將各個(gè)模態(tài)探測(cè)到的成像數(shù)據(jù)按照相應(yīng)的成像方法進(jìn)行圖像重建，最后進(jìn)行多模態(tài)圖像的同機(jī)配準(zhǔn)圖像融合，得到被測(cè)的小動(dòng)物的X-rayCT/PET/SPECT/FMT四個(gè)模態(tài)的同機(jī)融合分子醫(yī)學(xué)影像?；谡娮影l(fā)射斷層成像PET、單光子發(fā)射斷層成像SPECT的核素成像設(shè)備和熒光分子層析成像FMT的光學(xué)成像設(shè)備特別適合研究分子、代謝和生理學(xué)事件(功能成像);而X射線斷層成像CT設(shè)備則適合于解剖學(xué)成像(結(jié)構(gòu)成像)；融合多模態(tài)成像技術(shù)(PET/CT、SPECT/CT)則能夠結(jié)合功能成像和結(jié)構(gòu)成像兩方面的優(yōu)點(diǎn)。X-ray CT/PET/SPECT/FMT四模態(tài)的同機(jī)融合分子醫(yī)學(xué)影像可實(shí)現(xiàn)不同影像設(shè)備的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使獲取的影像結(jié)果更精確、
更可靠。最后需要注意的是，公布實(shí)施方式的目的在于幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換和修改都是可能的。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于實(shí)施例所公開(kāi)的內(nèi)容，本發(fā)明要 求保護(hù)的范圍以權(quán)利要求書(shū)界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種多模態(tài)小動(dòng)物分子影像成像裝置，其特征在于，所述成像裝置包括x射線計(jì)算機(jī)斷層成像X-ray CT系統(tǒng)；正電子發(fā)射斷層成像PET系統(tǒng)；單光子發(fā)射斷層成像SPECT系統(tǒng)；熒光層析成像FMT系統(tǒng)；旋轉(zhuǎn)機(jī)架系統(tǒng)；小動(dòng)物床系統(tǒng)；以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)；各個(gè)成像系統(tǒng)經(jīng)數(shù)據(jù)線由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣保存至計(jì)算機(jī)；各個(gè)成像系統(tǒng)共用一個(gè)小動(dòng)物床系統(tǒng)和同一檢查軸；其中 所述X-ray CT系統(tǒng)、SPECT系統(tǒng)和FMT系統(tǒng)安裝在同一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)架系統(tǒng)上，構(gòu)成X-rayCT/SPECT/FMT系統(tǒng)；所述小動(dòng)物床系統(tǒng)安裝在底座(7 )的一端，所述X-ray CT/SPECT/FMT與PET系統(tǒng)分別安裝在底座(7)的另一端，并且各個(gè)系統(tǒng)位于同一軸線上；或者 所述小動(dòng)物床系統(tǒng)安裝在底座(7)的中央，所述X-ray CT/SPECT/FMT系統(tǒng)與PET系統(tǒng)分別圍繞著小動(dòng)物床系統(tǒng)安裝在底座(7)上，并且各個(gè)系統(tǒng)的軸線在同一個(gè)水平面內(nèi)。
2.一種多模態(tài)小動(dòng)物分子影像成像裝置，其特征在于，所述成像裝置包括X射線計(jì)算機(jī)斷層成像X-ray CT系統(tǒng)；正電子發(fā)射斷層成像PET系統(tǒng)；單光子發(fā)射斷層成像SPECT系統(tǒng)；熒光層析成像FMT系統(tǒng)；旋轉(zhuǎn)機(jī)架系統(tǒng)；小動(dòng)物床系統(tǒng)；以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)；各個(gè)成像系統(tǒng)經(jīng)數(shù)據(jù)線由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣保存至計(jì)算機(jī)；各個(gè)成像系統(tǒng)共用一個(gè)小動(dòng)物床系統(tǒng)和同一檢查軸；其中 所述X-ray CT系統(tǒng)和SPECT系統(tǒng)安裝在一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)架系統(tǒng)上，構(gòu)成X_ray CT/SPECT系統(tǒng)，所述FMT系統(tǒng)安裝在另一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)架系統(tǒng)上；所述小動(dòng)物床系統(tǒng)安裝在底座(7)的一端，所述X-ray CT/SPECT系統(tǒng)、FMT系統(tǒng)和PET系統(tǒng)按照6種排列順序之一的順序分別安裝在底座(7)的另一端，并且各個(gè)系統(tǒng)位于同一軸線上；或者 所述小動(dòng)物床系統(tǒng)安裝在底座(7)的中央，所述X-ray CT/SPECT系統(tǒng)與PET系統(tǒng)分別圍繞著所述小動(dòng)物床系統(tǒng)安裝在底座(7)上，并且各個(gè)系統(tǒng)的軸線在同一個(gè)水平面內(nèi)。
3.一種多模態(tài)小動(dòng)物分子影像成像裝置，其特征在于，所述成像裝置包括X射線計(jì)算機(jī)斷層成像X-ray CT系統(tǒng)；正電子發(fā)射斷層成像PET系統(tǒng)；單光子發(fā)射斷層成像SPECT系統(tǒng)；熒光層析成像FMT系統(tǒng)；旋轉(zhuǎn)機(jī)架系統(tǒng)；小動(dòng)物床系統(tǒng)；以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)；各個(gè)成像系統(tǒng)經(jīng)數(shù)據(jù)線由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣保存至計(jì)算機(jī)；各個(gè)成像系統(tǒng)共用一個(gè)小動(dòng)物床系統(tǒng)和同一檢查軸；其中 所述X-ray CT系統(tǒng)、SPECT系統(tǒng)和FMT系統(tǒng)分別安裝在各自的旋轉(zhuǎn)機(jī)架系統(tǒng)上；所述小動(dòng)物床系統(tǒng)安裝在底座(7)的一端，所述X-ray CT系統(tǒng)、SPECT系統(tǒng)、FMT系統(tǒng)和PET系統(tǒng)按照24種排列順序之一的順序分別安裝在底座(7)的另一端,并且各個(gè)系統(tǒng)位于同一軸線上；或者 所述小動(dòng)物床系統(tǒng)安裝在底座(7)的中央，所述PET系統(tǒng)、X-ray CT系統(tǒng)、SPECT系統(tǒng)和FMT系統(tǒng)分別圍繞著小動(dòng)物床系統(tǒng)安裝在底座(7)上，并且各個(gè)系統(tǒng)的軸線在同一個(gè)水平面內(nèi)。
4.如權(quán)利要求I至3之一所述的成像裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)架系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)(51)、軸套(52)和滑環(huán)系統(tǒng)(53);其中，所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)(51)通過(guò)旋轉(zhuǎn)臺(tái)托架(511)固定在所述底座(7)上；所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)(51)的中間具有通孔(54)，其軸線與所述小動(dòng)物床系統(tǒng)(6)的軸線位于同一個(gè)水平面內(nèi)；所述滑環(huán)系統(tǒng)(53)通過(guò)滑環(huán)托架(531)安裝在所述底座(7)上，并且通過(guò)所述軸套(52)與所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)(51)相連接；安裝在所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)(51)上的各種設(shè)備的數(shù)據(jù)線和電線通過(guò)軸套進(jìn)入滑環(huán)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)線和電線經(jīng)所述滑環(huán)系統(tǒng)(53)梳理后分別連接至電源或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求I至3之一所述的成像裝置，其特征在于，所述X-rayCT系統(tǒng)包括X射線源(31)、X射線準(zhǔn)直器和X射線探測(cè)器(33);其中，所述X射線源(31)與X射線探測(cè)器(33)相對(duì)地圍繞著通孔(54)安裝在所述旋轉(zhuǎn)機(jī)架系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)臺(tái)(51)上，二者之間形成探測(cè)區(qū)域，借助所述旋轉(zhuǎn)機(jī)架的轉(zhuǎn)動(dòng)可圍繞被測(cè)的小動(dòng)物在平面內(nèi)做旋轉(zhuǎn)；所述X射線準(zhǔn)直器安裝在所述X射線源(31)的前端，位于探測(cè)區(qū)域與所述X射線源(31)之間。
6.如權(quán)利要求I至3之一所述的成像裝置，其特征在于，所述PET系統(tǒng)包括Y射線探測(cè)器(21)、探測(cè)電子學(xué)裝置(22)和Y射線探測(cè)器機(jī)架(23);其中，所述Y射線探測(cè)器機(jī)架(23)固定在所述底座(7)上；所述Y射線探測(cè)器機(jī)架(23)具有通孔(24)，其軸線與旋轉(zhuǎn)臺(tái)的通孔和小動(dòng)物床系統(tǒng)的軸線位于同一個(gè)水平面內(nèi)；所述Y射線探測(cè)器(21)環(huán)繞著所述通孔(24)安裝在所述Y射線探測(cè)器機(jī)架(23)上，形成Y射線探測(cè)器陣列，Y射線探測(cè)器環(huán)繞的區(qū)域形成探測(cè)區(qū)；所述探測(cè)電子學(xué)裝置(22)經(jīng)數(shù)據(jù)線與Y射線探測(cè)器相連，并且探測(cè)電子學(xué)裝置(22 )不在探測(cè)區(qū)域內(nèi)。
7.如權(quán)利要求I至3之一所述的成像裝置，其特征在于，所述SPECT系統(tǒng)包括=SPECT探測(cè)器(41)、準(zhǔn)直器(42 )和探測(cè)器平移機(jī)構(gòu)(43 );其中，所述探測(cè)器平移機(jī)構(gòu)(43 )安裝在旋轉(zhuǎn)臺(tái)(51)上，所述SPECT探測(cè)器(41)固定在所述探測(cè)器平移機(jī)構(gòu)(43)上，做平移運(yùn)動(dòng)；所述SPECT探測(cè)器(41)的數(shù)量為一個(gè)或兩個(gè)以上，當(dāng)SPECT探測(cè)器為兩個(gè)以上時(shí)，探測(cè)器之間呈一定夾角，圍繞著旋轉(zhuǎn)臺(tái)的通孔(54)通過(guò)探測(cè)器平移機(jī)構(gòu)(43)安裝在旋轉(zhuǎn)臺(tái)(51)上；所述探測(cè)器(41)圍繞的區(qū)域形成探測(cè)區(qū)域；所述準(zhǔn)直器(42)安裝在所述SPECT探測(cè)器(41)的前端，位于所述SPECT探測(cè)器與探測(cè)區(qū)域之間。
8.如權(quán)利要求I至3之一所述的成像裝置，其特征在于，所述熒光成像系統(tǒng)包括激光發(fā)生器、光纖(12)、光纖移動(dòng)臺(tái)(13)和成像裝置(14);其中，所述激光發(fā)生器與成像裝置(14)相對(duì)地圍繞著通孔安裝在所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，二者之間形成探測(cè)區(qū)域；所述光纖移動(dòng)臺(tái)(13)固定在所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)上；所述激光發(fā)生器(11)發(fā)射出來(lái)的激光通過(guò)光纖(12)照射被測(cè)的小動(dòng)物；所述光纖(12)通過(guò)光纖移動(dòng)臺(tái)的滑道(15)在一定角度范圍內(nèi)沿滑道對(duì)被測(cè)的小動(dòng)物進(jìn)行掃描照射。
9.如權(quán)利要求I至3之一所述的成像裝置，其特征在于，所述小動(dòng)物床系統(tǒng)由升降機(jī)構(gòu)(61)、平移機(jī)構(gòu)(62)和小動(dòng)物床(63);其中，升降機(jī)構(gòu)(61)固定在底座(7)上并且能在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)；平移機(jī)構(gòu)(62)安裝在升降機(jī)構(gòu)(61)上；小動(dòng)物床(63)安裝在平移機(jī)構(gòu)上。
10.一種多模態(tài)小動(dòng)物分子影像成像方法，其特征在于，所述成像方法包括以下步驟 1)將被測(cè)的小動(dòng)物固定在多模態(tài)分子影像成像系統(tǒng)的小動(dòng)物床的前端，將分子成像探針注射至被測(cè)的小動(dòng)物； 2)將多模態(tài)分子成像探針注射至被測(cè)的小動(dòng)物，分子成像探針注射以滿足四個(gè)成像模態(tài)的成像要求； 3)—定時(shí)間后，調(diào)整小動(dòng)物床位置，使其與成像系統(tǒng)的探測(cè)區(qū)域中心對(duì)準(zhǔn)，在被測(cè)物沿著檢查軸移動(dòng)時(shí)分別使用X射線計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)X-ray CT、正電子發(fā)射斷層成像系統(tǒng)PET、單光子發(fā)射斷層成像系統(tǒng)SPECT和熒光層析成像系統(tǒng)FMT對(duì)被測(cè)的小動(dòng)物成像，其中各個(gè)成像模態(tài)的掃描成像順序根據(jù)成像需求來(lái)安排掃描順序； 4)分別將各個(gè)模態(tài)探測(cè)到的成像數(shù)據(jù)按照相應(yīng)的成像方法進(jìn)行圖像重建，最后進(jìn)行多模態(tài)圖像的同機(jī)配準(zhǔn)圖像融合，得到被測(cè)的小動(dòng)物的X-ray CT/PET/SPECT/FMT四個(gè)模態(tài)的同機(jī)融 合分子醫(yī)學(xué)影像。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多模態(tài)小動(dòng)物分子影像成像裝置及其成像方法。本發(fā)明的一種多模態(tài)小動(dòng)物分子影像成像裝置包括X射線計(jì)算機(jī)斷層成像X-ray CT系統(tǒng)；正電子發(fā)射斷層成像PET系統(tǒng)；單光子發(fā)射斷層成像SPECT系統(tǒng)；熒光層析成像FMT系統(tǒng)；旋轉(zhuǎn)機(jī)架系統(tǒng)；小動(dòng)物床系統(tǒng)；以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)；各個(gè)成像系統(tǒng)經(jīng)數(shù)據(jù)線由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣保存至計(jì)算機(jī)；各個(gè)成像系統(tǒng)共用一個(gè)小動(dòng)物床系統(tǒng)和同一檢查軸。本發(fā)明的各個(gè)成像系統(tǒng)共用一個(gè)小動(dòng)物床系統(tǒng)和同一檢查軸，X-ray CT/PET/SPECT/FMT四模態(tài)的同機(jī)融合分子醫(yī)學(xué)影像可實(shí)現(xiàn)不同影像設(shè)備的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使獲取的影像結(jié)果更精確、更可靠。
文檔編號(hào)A61B5/00GK102764138SQ20121027344
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月2日
發(fā)明者任秋實(shí), 盧閆曄, 周克迪, 龐博, 張秋實(shí), 楊昆, 江曉蕓 申請(qǐng)人:北京大學(xué)