一種醫(yī)用內(nèi)窺式輻射發(fā)光成像系統(tǒng)及其成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物醫(yī)藥分子影像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種醫(yī)用內(nèi)窺式輻射發(fā)光成像系統(tǒng)及其成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)窺技術(shù)是指由體外將檢測(cè)儀器經(jīng)過人體自然腔道送入體內(nèi)，然后對(duì)體內(nèi)深層疾病經(jīng)行檢測(cè)的技術(shù)，為光學(xué)分子影像技術(shù)臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用面臨的光學(xué)信號(hào)組織穿透局限性問題提供了有效的解決方法。利用內(nèi)窺鏡可以看到X射線不能顯示的病變，因此它對(duì)醫(yī)生非常有用。
[0003]而內(nèi)窺鏡的顯像技術(shù)對(duì)醫(yī)生對(duì)病情進(jìn)行準(zhǔn)確的診斷起到至關(guān)重要的作用。
[0004]核素顯像是顯像技術(shù)中的一種，核素顯像存在儀器貴、顯像慢的不足。切倫科夫成像(核素-光學(xué)成像)是一種新型的成像方法，如申請(qǐng)?zhí)枮镃N201310261548.7的專利文獻(xiàn)公開了“一種醫(yī)用經(jīng)內(nèi)窺鏡切倫科夫熒光成像系統(tǒng)”，其特征在于，其包括:內(nèi)窺鏡探頭01，用于采集受檢對(duì)象表面白光信號(hào)和/或受檢對(duì)象內(nèi)部靶向目標(biāo)與探針結(jié)合發(fā)出的切倫科夫熒光信號(hào)；光纖傳像束02，一端與所述內(nèi)窺鏡探頭01連接，用于傳輸所述白光信號(hào)和/或所述切倫科夫熒光信號(hào)；探測(cè)裝置03，與所述光纖傳像束02的另一端連接，用于將所述經(jīng)光纖傳像束02傳送的白光信號(hào)和/或切倫科夫熒光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；計(jì)算與成像裝置04，與所述探測(cè)裝置03連接，用于對(duì)所述轉(zhuǎn)化后的電信號(hào)進(jìn)行后續(xù)處理，獲得受檢對(duì)象表面的白光結(jié)構(gòu)圖像和/或受檢對(duì)象內(nèi)部靶向目標(biāo)與探針結(jié)合發(fā)出的切倫科夫熒光圖。其采用核素-光學(xué)成像(切倫科夫成像策略)，缺點(diǎn)為:成像核素少、成像速度慢、光信號(hào)強(qiáng)度低、信號(hào)穿透性不足的缺點(diǎn)。且核素-光學(xué)成像中信號(hào)增強(qiáng)策略中增強(qiáng)元件(主要是納米顆粒等)的生物安全性差。
[0005]輻射發(fā)光成像可大大減低核素成像的成像時(shí)間，同時(shí)克服以往核素-光學(xué)成像(切倫科夫成像策略)成像核素少、成像速度慢、光信號(hào)強(qiáng)度低、信號(hào)穿透性不足的缺點(diǎn)，還可以克服以往核素-光學(xué)成像信號(hào)增強(qiáng)策略中增強(qiáng)元件(主要是納米顆粒等)的生物安全性瓶頸，為臨床提供新的顯像方法。
[0006]放射線可激發(fā)增敏感屏發(fā)光，這已經(jīng)被預(yù)實(shí)驗(yàn)證實(shí)。醫(yī)用增感屏是臨床放射線攝影不可缺少的重要器材，它與放射線膠片匹配使用，能使穿透機(jī)體的放射線轉(zhuǎn)變成使膠片感光的可見光，提高放射線對(duì)膠片感光的利用效率。經(jīng)測(cè)定，放射線片上形成的光密度影像中95%以上是由增感屏上的熒光物質(zhì)將放射線能轉(zhuǎn)化為可見的熒光光能后對(duì)膠片感光所致，而僅有不足5%的光密度影像是由放射線直接感光形成的。因此，增感屏的使用不僅極大減少了放射線的輻射損害，而且進(jìn)一步拓展了放射線攝影的檢查手段和應(yīng)用范圍。
[0007]因此，若能把增感屏應(yīng)用到輻射發(fā)光成像中，對(duì)醫(yī)用內(nèi)窺技術(shù)將會(huì)是一個(gè)巨大的進(jìn)步，它將會(huì)解決以往成像技術(shù)中的光信號(hào)差、信號(hào)穿透性差、成像速度慢的缺點(diǎn)，且增感屏可直接將放射線轉(zhuǎn)化為熒光光能，無需將檢測(cè)儀器經(jīng)過人體自然腔道送入體內(nèi)，就會(huì)最大程度減少病人的抗拒心理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種信號(hào)強(qiáng)、信號(hào)穿透性強(qiáng)、成像速度快、操作簡(jiǎn)單、對(duì)病人的身體影響小，且能最大程度減少病人的抗拒心理的醫(yī)用內(nèi)窺式輻射發(fā)光成像系統(tǒng)及其成像方法。
[0009]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，采用的具體技術(shù)方案是:
[0010]—種醫(yī)用內(nèi)窺式輻射發(fā)光成像系統(tǒng)包括以下部件，
[0011]暗箱，其用于容納切倫科夫熒光探測(cè)裝置和待測(cè)物體；
[0012]增感屏，位于待測(cè)物體的發(fā)病處，用于采集核素發(fā)射的γ光子，并將γ光子轉(zhuǎn)化為焚光信號(hào)；
[0013]內(nèi)窺鏡，其用于采集熒光信號(hào)，并將熒光信號(hào)無損耗最大化傳輸給CCD相機(jī)；
[0014]CCD相機(jī)，其處理收集到的熒光信號(hào)，并進(jìn)行光學(xué)成像；同時(shí)，將處理后的數(shù)據(jù)和圖像輸出給計(jì)算機(jī)；
[0015]計(jì)算機(jī)，其用于對(duì)數(shù)據(jù)和圖像的融合處理；
[0016]所述內(nèi)窺鏡和增感屏均設(shè)于暗箱內(nèi)，且內(nèi)窺鏡的一端與增感屏可拆卸的耦合連接，內(nèi)窺鏡的另一端與設(shè)于所述暗箱外部的CCD相機(jī)通過光纖相連，所述CCD相機(jī)與計(jì)算機(jī)電連接。
[0017]所述增感屏為圓柱形綠色系列稀土增感屏。
[0018]所述增感屏的成份中包含硫氧化釓。
[0019]所述內(nèi)窺鏡為醫(yī)用纖維內(nèi)窺鏡。
[0020]所述CXD相機(jī)的像素讀出速度為30MHz，所述CXD相機(jī)可采集工作溫度、曝光時(shí)間、光圈大小、幀頻和EM增益。
[0021]本發(fā)明的再一目的是提供一種醫(yī)用內(nèi)窺式輻射發(fā)光成像系統(tǒng)的成像方法，其包括以下步驟:
[0022]SI，將內(nèi)窺鏡對(duì)準(zhǔn)待測(cè)物體，采集白光；
[0023]S2，CCD相機(jī)根據(jù)內(nèi)窺鏡采集的白光進(jìn)行光學(xué)成像，得到白光圖；
[0024]S3，在內(nèi)窺鏡前安裝增感屏，并將增感屏對(duì)準(zhǔn)待測(cè)物體，增感屏將核素發(fā)射的γ光子轉(zhuǎn)化為熒光信號(hào)；
[0025]S4，內(nèi)窺鏡米集焚光信號(hào)；
[0026]S5，內(nèi)窺鏡米集到的焚光信號(hào)經(jīng)光纖傳輸給CCD相機(jī)，CCD相機(jī)進(jìn)行焚光成像，得到核素?zé)晒鈭D；
[0027]S6，計(jì)算機(jī)將步驟S2和步驟S5所得到的白光圖和核素?zé)晒鈭D進(jìn)行圖像處理得到配準(zhǔn)圖；
[0028]S7，使用計(jì)算機(jī)將所述配準(zhǔn)圖輸出。
[0029]所述步驟S6中圖像處理的具體過程如下:
[0030]S01，選擇核素?zé)晒鈭D，并進(jìn)行去噪、減背景值、加偽彩色，得到具有有效數(shù)據(jù)的圖像Il ;
[0031]S02，從白光圖中抽取出感興趣區(qū)域，得到圖像13 ；
[0032]S03，在圖像Il中找到有用信號(hào)區(qū)域得到圖像12 ；
[0033]S04，將圖像12融合疊加到圖像13上，得到配準(zhǔn)圖。
[0034]所述圖像13是基于白光圖中各圖像顯著度和相對(duì)位置，結(jié)合顏色和紋理特征，采用區(qū)域生長(zhǎng)法提取所得。
[0035]通過采用上述方案，本發(fā)明一種醫(yī)用內(nèi)窺式輻射發(fā)光成像系統(tǒng)及其成像方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，其技術(shù)效果在于:
[0036](I)采用增感屏、內(nèi)窺鏡、CCD相機(jī)依次連接的方式，光學(xué)成像設(shè)備檢測(cè)核素，信號(hào)強(qiáng)，信號(hào)穿透性強(qiáng)，成像速度快。
[0037](2)采用內(nèi)窺鏡頭設(shè)計(jì)方案，內(nèi)窺鏡上的增感屏與內(nèi)窺鏡可拆卸連接，操作更簡(jiǎn)便；且能夠減少輻射發(fā)光成像的散射影響。
[0038](3)完全采用外部設(shè)計(jì)，無需有檢測(cè)設(shè)備伸入人體內(nèi)部，對(duì)病人的身體影響很小，病人疼痛感，能最大程度減少病人的抗拒心理。
【附圖說明】
[0039]圖1為現(xiàn)有技術(shù)一種醫(yī)用經(jīng)內(nèi)窺鏡切倫科夫熒光成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖2為本發(fā)明一種醫(yī)用內(nèi)窺式輻射發(fā)光成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖3為本發(fā)明一種醫(yī)用內(nèi)窺式輻射發(fā)光成像系統(tǒng)中增感屏與內(nèi)窺鏡的連接示意圖；
[0042]圖4為本發(fā)明一種醫(yī)用內(nèi)窺式輻射發(fā)光成像系統(tǒng)的成像方法的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖5為本發(fā)明一種醫(yī)用內(nèi)窺式輻射發(fā)光成像系統(tǒng)的成像方法的成像流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面結(jié)合具體實(shí)例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。
[0045]如圖2至圖5所示，
[0046]—種醫(yī)用內(nèi)窺式福射發(fā)光成像系統(tǒng)，包括暗箱1、增感屏2、內(nèi)窺鏡3、(XD相機(jī)4和計(jì)算機(jī)5 ;所述增感屏2與所述內(nèi)窺鏡3的一端耦合連接，所述增感屏2和內(nèi)窺鏡3均設(shè)于暗箱I內(nèi)，所述內(nèi)窺鏡3的另一端與設(shè)于所述暗箱I外部的CC