雙模式小動物成像系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著疾病模型研究、新藥研發(fā)等在小動物活體上觀測分子功能的研究需求越來越迫切，各種模式的小動物在體成像系統(tǒng)在生物醫(yī)學(xué)研究中地位越發(fā)重要。熒光分子層析成像由于可以在體定量測量熒光分子在活體小動物體內(nèi)三維分布，因而近年來受到廣泛關(guān)注。然而熒光分子層析成像無法提供小動物的結(jié)構(gòu)影像信息，影響了其對熒光分子所在部位的判定。因此需要開展多模式的成像方法研究。
　　 本文提出并研制了一套適用于小動物研究的熒光分子層析成像（FMT）與微型CT的雙

2、模式成像系統(tǒng)，設(shè)計并實現(xiàn)了雙模式系統(tǒng)中兩種成像模式以正交方式耦合的結(jié)構(gòu)以降低系統(tǒng)間相互干擾，提出一種非基于圖像（non-image based）的雙模式圖像融合的方法。系統(tǒng)使用微焦點(diǎn)射線源和基于非晶硅的平板探測器實現(xiàn)了高分辨微型CT成像，使用半導(dǎo)體激光器和致冷CCD實現(xiàn)FMT成像，兩種成像方式以正交方式安裝在一起，雙模式成像中微型CT采用圓掃描方式，F(xiàn)MT采用線掃描的成像方法，分時對活體小動物進(jìn)行雙模式成像。根據(jù)成像方式設(shè)計矩形的樣品固

3、定裝置盛裝樣品，并置于系統(tǒng)中心位置。使用樣品固定裝置作為標(biāo)志物，利用它在微型CT成像空間中的位置，匹配FMT的位于樣品固定裝置內(nèi)部的成像空間，從而完成圖像融合。
　　 本文對系統(tǒng)性能進(jìn)行了理論分析和全面的試驗評估。對系統(tǒng)的分辨率進(jìn)行了理論分析和實驗驗證，測量微型CT成像和FMT的分辨率分別達(dá)到13 mm-1和3 mm。對微型CT成像均勻性進(jìn)行了實驗測量和算法矯正，結(jié)果表明，直徑45 mm的純水樣本微型CT成像結(jié)果在中間與邊緣區(qū)域

4、的CT值均值僅相差20HU。對熒光成像的靈敏度、微型CT成像的對比度噪聲比，線性度進(jìn)行了評估，F(xiàn)MT對于熒光染料DiR-BOA成像靈敏度優(yōu)于100nM，熒光分子濃度的測量誤差小于5％，微型CT在劑量為185 mGy時對人體脂肪模體的成像對比度噪聲比達(dá)到2.2，對不同濃度造影劑的測量線性相關(guān)性高達(dá)0.9997。最后對X射線對于小動物和實驗人員的安全性進(jìn)行了分析與評估，結(jié)果表明小動物吸收劑量遠(yuǎn)低于實驗標(biāo)準(zhǔn)，操作人員的防護(hù)水平高于國家標(biāo)準(zhǔn)十倍