用於放射性藥物光學成像的樣品腔室的製作方法與工藝

2023-05-07 03:00:27 1

本發明涉及用於放射性藥物光學成像的方法和設備，具體地，涉及切倫科夫(Cerenkov)發光成像。具體地，本發明提供了樣品成像腔室，該樣品成像腔室可用於使用放射性藥物光學成像對物體進行成像，例如，生物樣品。

背景技術：
Robertson等人觀察到(參考2009年PhysMedBiol.雜誌)在核醫學檢查中使用的某些診斷用放射性藥物也可以被光學成像。特別地，由於切倫科夫發光現象，發射帶電粒子(例如，α和β粒子)的放射性藥物可生成可檢測到的光。切倫科夫光子是由於組織中帶電粒子的減速引起的。可發射帶電粒子的放射性藥物的光學成像被稱為切倫科夫發光成像(CLI)。CLI結合了光學成像的優點(包括高時空解析度、低成本以及形狀因子的優點)以及核成像的優點(包括放射性藥物的分子特異性和廣泛的商業可用性優點)。光學成像應被理解為包括紫外線波長到紅外線的波長。這在外科手術方面將是很被期望的，例如，可用於提供圖像，以提示手術當中的外科醫生。在這種場景下實現CLI的技術挑戰在於切倫科夫發光為位於400-800nm的可見光譜。手術室中的背景照明會干擾和影響切倫科夫光譜。另外，背景照明會引起組織的可見光譜中的自體螢光，該自體螢光會與切倫科夫信號重疊。US2011/0250128文檔、Holland等人在2011年的Mol成像雜誌中發表的論文、Carpenter在2012年美國核醫學雜誌中發表的論文、US2012/0220870文檔、以及Kothapalli等人在2012年6月1日出版的生物醫學光學速遞期刊第三卷第六期描述了CLI方法和系統。CLI利用層析成像技術生成3D圖像也已經被提出，如WO2012/083503以及鍾(Zhong)等人在國際生物醫學成像雜誌的卷2011、編號為641318的文章所述。WO2011/137247也描述了基於光強分布的切倫科夫光發光的3D成像方法。

技術實現要素：
本發明涉及用於放射性藥物光學成像的改進方法和設備，具體地，涉及用於臨床設置中的樣品成像和/或提供更有益於臨床分析的圖像。具體地，本申請發明人發現例如在持續進行的外科手術中從一對象切除下來的組織樣品等物體需要快速、高質量的成像。例如，在從一對象上移除異常(如癌症)組織的過程中，這將有益於外科醫生能夠在結束手術之前確認他們已經移除所有的異常組織。在這個過程中，通常的問題是異常組織的邊緣部分被留下，而其如果在之後被檢查到的話，則必須在進一步手術中被移除。因此，本發明申請的是提供一樣品檢查設備和方法，通過使用切倫科夫發光成像對切除的樣品進行檢測，以確認該樣品的邊緣沒有異常組織(例如，癌症細胞)。本發明目的在於提供樣品檢測設備，該設備可在進行中的手術室中使用。在第一方面中，本發明提供了用於在一物體(例如，組織樣品)接收一劑放射性藥物之後對來自所述物體的切倫科夫發光進行光學成像的設備，所述設備包括：不透光殼體，在所述不透光殼體中所述物體可收容在一樣品位置上；用於查看所述殼體內部的成像裝置；以及一個或多個光學元件，所述光學元件用於將來自所述不透光殼體中的切倫科夫光子傳送給所述成像裝置；其中，所述設備用於保護所述成像裝置免受輻射衝擊。為了保護切倫科夫成像裝置免受輻射衝擊，該設備可包括防輻射罩，所述防輻射罩設置在所述殼體中的所述樣品位置和所述成像裝置之間。可選地或附加地，所述成像裝置相對所述樣品位置被定位或安置，以最小化所述成像裝置上的輻射衝擊。典型地，待成像物體可以為生物學物體。該物體的示例包括生物學標本或樣品，例如，組織樣品、其它生物學材料樣品、植物體、細胞或動物，例如，齧齒動物。該不透光殼體可採用任何適合的形式，其形式應與其作用一致，可幾乎(以及優選完全地)將環境光排除出物體被收容的殼體。優選地，該成像裝置接收的環境光度產生的光子通量應少於10倍於該放射性藥物光子通量的光子通量，否則將很難或不可能看到切倫科夫圖像。更優選地，由環境光線產生的光子通量不多於10倍於少於放射性藥物通量的通量。來自放射性藥物(例如，F18)的通量通常位於103至104光子/s/sr/cm2。作為示例地，該殼體可以為不透光容器，例如，具有蓋子的樣品盤，該蓋子具有不透明壁，以阻止環境光進入該容器的內部。為了方便，該容器可以是一次性的。在這種情況下，作為示例地，光學元件可以為纖維鏡，其遠端暴露在容器的內部，例如，通過容器壁中的密封開口或容器蓋子暴露，容器的近端與位於容器外部的成像裝置連接。更優選地，該殼體為可再次使用的不透光樣品成像腔室。物體移入和移出該腔室可以通過該腔室壁中的一扇門來實現，當該門被打開時，允許訪問腔室的內部，當被關閉時，可保證與該腔室的圍繞部件形成一不透光密封，以維持用於對物體進行成像的該腔室內部的不透光密封。方便地，該腔室的開關通常為多面體的(例如，長方體)，該腔的一完整側壁(即一面)可打開以作為該門使用。為了維持該腔室的不透光密封，優選地，圍繞該門的整個周長存在一密封件，以當門被關閉時，用於在門和腔室壁的周圍部件之間提供不透光密封。該密封件可安裝在門上或該腔室的周邊壁上，當門關閉時，該門低靠在該密封件上。該密封件可包括門上組件以及圍繞件，當門關閉時，門上組件與圍繞件相互嚙合。優選地，該密封件為迷宮密封。在一些實施例中，在腔室中設置有光傳感器，可用於確認當門關閉時腔室是否是不透光的。在其他實施例中，由成像裝置收集的圖像可用於該確認(如下所述，具體地，該成像裝置可配置以用於收集被照明圖像)。該殼體和門應由完全不透明材料製成，例如，2mm厚鋼板。附加地，內表面優選地為具有低反射率的黑色，以吸收和漫射光。樣品位置可以簡單地為該腔室的底部。儘管如此，優選地，提供一樣品平臺，該樣品平臺安裝在腔室中，物體則可以放置在該樣品平臺上。該方式相對腔室中用於收集來自物體的切倫科夫光子、以傳送給成像裝置的光學元件(例如，透射)，可以更穩當地將物體放置在腔室中的正確位置。在一些實施例中，相對該光學元件，在殼體中的該樣品平臺的位置可被調整，例如，以調整該樣品平臺(以及位於該平臺上的物體)與光學元件之間的距離。在圖像處理期間，該物體越靠近該光學元件(例如，透鏡)，結果圖像的空間解析度越高，然而視場會更少。對於任何給定的圖像處理，可以根據空間解析度和視場之間期望平衡，選擇該樣品平臺位置。該平臺與光學元件之間間隔例如可在1cm至50cm之間調整。該樣品平臺可以被安裝在電動千斤頂(例如，剪式千斤頂)上，以提供該移動。在一些實施例中，可使用位於該腔室外部的控制機構調整該千斤頂的高度。在一些實施例中，在保持光學元件和平臺之間間隔不變時，可以在其他維度調整該樣品平臺的位置，以相對該光學元件側面地移動該物體。這有益於將物體的不同部分帶入到該光學元件的視場中。在一些實施例中，該物體可以被放入到一框架中，以防止該物體變形和/或以一已知的方式對物體進行空間定位以及安置。該框架可由透明固體塑料、透明玻璃和/或透明塑料薄膜製成。該框架可以塑造為長方體，以將物體定位在正交方位。該成像裝置可以為電荷偶合器件(CCD)相機。優選地，電子倍增CCD(emCCD)相機被優選地用於獲取低光度CLI圖像。可能的可選成像裝置可包括增強CCD、光子倍增管(PMT)陣列或通過一個或多個電極進行電子收集的微通道板。當使用emCCD相機對切倫科夫光子進行成像時，EM增益通常被設置為至少100，優選地，至少200，更優選地至少大約300。更高的EM增益可以被使用。例如，對於光子計數，高達1000的增益可以被使用。當獲取切倫科夫圖像時，emCCD相機被冷卻，典型地冷卻至-80至-100度C。當成像裝置包括具有一表面(例如，CCD相機中探測器晶片的表面)的圖像探測器時，切倫科夫光子衝擊在該表面上，則該成像裝置優選地被定位和/或定向，以使得該圖像探測器表面偏離任何該殼體發射出的輻射(例如，偏離用於光學元件將切倫科夫光子傳送到成像裝置的孔)。附加地或可選地，該圖像探測器表面被定向，以使得該圖像探測器表面大體與從殼體發射出的輻射束平行(例如，與輻射束成少於45度的角，優選地，位於大約0度至20度之間，更優選地，位於0度至10度之間)。在一些實施例中，圖像探測器表面大體與該圖像探測器靠近的、該腔室的壁垂直。這可以最小化該探測器表面直接被從該腔室逃逸出來的任何雜散輻射衝擊的橫截面。該光學元件可用於收集來自該腔室的切倫科夫光子，並使他們轉向通過一合適角度(例如，90度)，以衝擊在該探測器表面上。該成像裝置(例如CCD相機)可安裝在腔室上，以使得該腔室和相機與光學元件一起作為一單一部件被提供。這也可以保證成像裝置相對腔室的優選定向和防護。該成像裝置(以及其防護罩)例如可以安裝在該腔室的頂部或該腔室的側壁上。當防輻射罩被使用時，有助於避免來自不想要的輻射(例如，X-射線或β粒子)的幹擾。作為示例地，合適形式的防護罩包括鉛防護罩以及充滿硼的高密度聚乙烯罩。可阻止不想要的輻射的其他材料或複合結構也可以被使用。該防輻射罩可位於該成像裝置和樣品位置之間的單一平面中。例如，該防輻射罩可以為不透光殼體的壁的一部分，該成像裝置位於殼體的該側。更優選地，該防輻射罩圍繞該成像裝置的大多數側面。作為示例地，該防輻射罩可採用殼體的形式，在該防輻射罩中，該成像裝置被遮蓋，光學元件將切倫科夫光子從不透光殼體中傳送給防輻射罩殼體中的該成像裝置。用於將切倫科夫光子從不透光殼體中傳送到成像裝置的一個或多個光學元件典型地包括位於腔室中的透鏡以及用於將該透鏡收集的切倫科夫光子(或其它光)傳送到成像裝置的不透光光導管。在一些實施例中，該透鏡可以位於不透光殼體外部，該透鏡與該殼體中的孔成一直線或偏離帶有反光鏡的該孔，該反光鏡靠近該孔以用於將從該孔出來的光(例如，切倫科夫光子)導向該透鏡。在一些實施例中，該光導管可以為不透光的中空導管，該中空導管具有反光鏡和/或透鏡，以用於導光。內表面可以被塗黑，以最小化散射反射。在一些其它實施例中，該光導管可以是相干光纖維束。在一些實施例中，可以改變透鏡的焦點。當透鏡位於該殼體的內部時，在該殼體外部可提供手動焦點控制機構，該控制機構通過一機械連接連接到該殼體中的該透鏡。優選地，儘管如此，該透鏡的焦點可電動調整，從而使得該控制機構可在該殼體外部被提供，以便於當該腔室被關閉、且不能損壞該殼體的光密封性時，通過該控制機構和該透鏡之間的機械連接對該透鏡聚集。在當來自腔室的光(例如，切倫科夫光子)必須被轉一個角度再衝擊在成像裝置上的實施例中，該光學元件可包括位於光導管中的反射鏡、稜鏡或其它這種光學元件，以實現角度的改變。可選地，光路徑的彎曲也可使用柔性的相干纖維束來實現。在許多情況下，在獲取切倫科夫圖像之前和/或期間，操作人員能夠查看不透光殼體中物體(例如，組織樣品)的被照明圖像(例如，解剖圖像，如白光圖像)，將是有益的。在獲取切倫科夫圖像之前，這樣做是有益地，例如，可保證腔室中物體的正確定位，並對透鏡的焦點進行校正。在獲取期間，這也是有益的，這可以確認物體沒有移動和/或可提供被照明圖像和切倫科夫圖像序列，這些圖像相互疊加。這在以下情況中將是特別有益的：在圖像處理過程中需要被操作(如下將要描述的)或物體能自我移動(例如，被成像的活動物)。在這些情況中，被照明圖像被用於與切倫科夫疊合在一起(其中，物體已在一捕獲的切倫科夫圖像和隨後的圖像之間移動)。具體地，在切倫科夫圖像獲取之前，使用被照明圖像校準物體位置的示例中，方便地，圖像可以為一視頻圖象。為了從封閉的腔室中獲得被照明圖像，需要對腔室內部進行照明。因此，本發明一些實施例中，包括一個或多個光源，這些光源例如可以為LED。為了獲得白光圖像，可使用白光源(例如，白色LED)。可選地，為了獲得近似白光圖像而不使用磷光體(優選地，由於殘光問題，需要避免使用磷光體)，一些實施例使用紅、綠、藍(「RGB」)光源的組合，這些光源也可以是LED。這些光源自身可位於腔室內或來自外部光源的光可被傳送到腔室中，例如，通過光導纖維進行傳送。在多個被照明圖像和切倫科夫圖像需要被交替獲取(即：時分多路復用)的實施例中，在獲取CLI期間，需要「關閉」白光光源/RGB光源。相對於實際關閉光源(例如，LED)，可優選採用快門，在獲取CLI期間使用快門覆蓋光源，在獲取被照明圖像期間，暴露光源。這種方法具有接近即時「關閉」光源的優點，可避免不採用快門時光源被停止電源後需要一時間段停止發射光而產生的問題。機械快門應與圖像獲取次序同步。作為示例地，該快門可以為轉動圓盤，該圓盤具有沿著其圓周規則分隔的開孔，這樣，該圓盤可交替地覆蓋或暴露該光源。圓盤的轉動可被控制，以在腔室中得到期望的光明與黑暗，通過該光明和黑暗，被照明圖像和切倫科夫圖像獲取可以被同步。當獨立的相機分別被用於被照明圖像獲取和CLI獲取時，機械快門也可以用於CLI成像裝置(以避免在被照明圖像獲取期間損壞成像裝置)。用於CLI成像裝置的快門也可以為轉動圓盤。方便地，CLI成像裝置以及用於照明腔室的光源可以被設置，這樣，單一轉動圓盤可作為用於該成像裝置和光源的一快門。在這種時間復用的被照明圖像和CLI獲取期間，典型地，CLI獲取的持續時間長於被照明圖像獲取持續時間，從而允許在非常低的光強度時有時間捕獲足夠的切倫科夫圖像。CLI獲取周期為被照明周期時長的許多倍，例如，3至20倍。例如，對於10Hz被照明視頻速率，被照明周期為17ms，而幀之間的CLI獲取周期為75ms。由於快門轉換時間，因此，每個循環中將丟失8ms時間。只有當光源快門被緊緊地關閉沒有在轉換過程中，CLI成像才能工作。在一些實施例中，在光源被「關閉」(例如，被快門覆蓋)之後，CLI獲取並不立即開始，從而為腔室中的殘餘光消散提供時間。在一些實施例中，可取地，可採用兩個獨立成像裝置，一個用於捕獲被照明圖像，一個用於捕獲CLI圖像。在其它實施例中，單一成像裝置用於捕獲量兩種圖像。在使用單一成像裝置的情形中，通常可取地，在被照明度成像模式和低光度成像模式之間轉換成像裝置，以分別用於捕獲被照明圖像和CLI圖像。這是因為當對檢測切倫科夫光子靈敏的相機的靈敏度設置用於被照明圖像時，對檢測切倫科夫光子靈敏的相機有可能被損壞。當單一相機被使用時，優選地，用於被照明圖像的光度比較低，作為示例地，這可以通過使用LED的中性密度濾光片和脈衝寬度調製來實現。作為示例地，在emCCD相機示例中，當該相機被明顯地冷卻、EM增益被設置為相對較高以用於CLI時，該相機典型地可運行於傳統CCD模式，當捕獲被照明圖像時，則可以不需要EM增益。進一步地，為了避免重像，在再一次用於下一CLI圖像進行傳感器冷卻之前，需要將傳感器的溫度升高到環境溫度。因此，在本發明的一些實施例中，在運行期間成像裝置在運行模式(切倫科夫圖像捕獲和被照明圖像捕獲模式)之間轉換。當設備在切倫科夫圖像捕獲和被照明圖像捕獲之間來迴轉換時，該轉換與腔室中的(例如，通過機械快門的)光源關閉和打開同步。在根據本發明第一方面實施例設備的使用情形中，可在腔室的外部對腔室內部中物體進行操作，例如，使用一個或多個儀器或手進行操作。因此，本發明的一些實施例包括腔室壁中的一個或多個孔，以允許手或儀器訪問，而不會破壞不透光腔室的完整性。作為示例地，可存在傳統的密封手套孔，在這些手套孔中，一個孔具有一個與該孔連接的手套，該手套延伸至該腔室中。這樣，用戶可將手伸入到手套中，以訪問腔室中的物體。該手套由不透明材料形成，以避免光通過該手套洩漏到腔室中。可選地，可使用無手套孔(也被稱為手輔助裝置)，例如，名稱為GelPortTM的產品(應用醫療有限公司)、名稱為EndopathDextrus的產品(Ethicon公司)、名稱為LAPDISC的產品(Ethicon公司)或Omniport的產品(AdvancedSurgicalConcepts公司)。通過使用這種類型的產品，帶手套的手或儀器通過孔進入腔室，當該孔圍繞帶手套手/腕/臂時仍然可保持一緊密密封。具體地，當該設備在移除異常組織的手術中被使用時，邊緣的檢查是非常重要的(如前所述)，特別是開放的手術部位的表面的檢查。發明人已意識到在那裡表面上的敏感性被從組織洩漏出來的帶電粒子降低，從而會停止產生切倫科夫光子。通過在組織的表面放置切倫科夫輻射體，CLI的敏感性可以被增加，以使得逃逸的帶電粒子產生切倫科夫光子。切倫科夫輻射體具有高折射率(1.5<RI<2.4)、在短波長(<500nm)時的高透過率以及足夠薄，從而可最小化帶電粒子的散射。因此，在一些實施例中，可使用具有前述特性的蓋玻片或網孔的切倫科夫輻射體。切倫科夫輻射體可以被放置在感興趣區域的組織表面上方。與來自組織表面的帶電粒子的蓋玻片或網孔的相互作用可生成切倫科夫光子和/或閃爍光子，這些光子之後可被成像裝置成像。用於該蓋玻片和網孔的合適高折射率材料可以包括鉛玻璃、鋯玻璃或碲酸鹽玻璃。使用網孔是有利的，這是因為網孔較好地符合不規則形狀的組織表面。作為示例地，可使用柔性網狀格架(例如，聚氨酯製成的格架)將高折射率材料製成的不連續部分結合在一起，形成該網孔。在第二方面中，本發明提供了一種方法，以用於在一物體(例如，組織樣品)接收一劑放射性藥物之後對來自該物體的切倫科夫發光進行光學成像，該方法包括：將所述物體放置在一不透光殼體中；使用光對所述殼體內部進行照明，當所述殼體的內部被照明時，捕獲所述殼體中的所述物體的被照明圖像；以及當所述殼體的內部沒有被照明時，捕獲所述殼體中所述物體的切倫科夫發光圖像。在一些實施例中，多個交替的被照明圖像和切倫科夫圖像被捕獲。在這些情況下，圖像是時分復用的，殼體的內部被間歇地照明，殼體內部的照明與被照明圖像的捕獲一致。被照明圖像以及切倫科夫圖像可以被疊合，這樣，由切倫科夫圖像識別的人工製品可以被容易地關聯到物體上的實際位置。在一些實施例，被照明圖像和切倫科夫圖像通過單一相機被捕獲。該相機可以具有兩個模式，一個用於被照明圖像捕獲，一個切倫科夫圖像捕獲。優選地，與殼體內部照明(或不被照明)同步地，該相機在兩種模式之間被自動轉換。在一些實施例中，切倫科夫源的深度通過獲取具有不同波長的圖像被估計。由於物體波長依賴的吸收是已知的，因此，這是可能的。該方法可利用前述第一方面的設備，可包括前述設備的一個或多個優選和可選特徵。當被照明圖像和CLI圖像被生成時，優選地，這些圖像被疊合，以產生單一圖像，以被例如執行手術的外科醫生使用，以將帶有放射性藥物的癌症組織移除。當兩個獨立的相機被使用時，一個用於被照明圖像，一個用於切倫科夫圖像，優選地，通向成像裝置的光路徑經過分束器，這樣，兩個相機可在同時對物體(例如，組織樣品)的相同區域進行成像。該分束器優選地為二向稜鏡。在這種雙成像裝置結構中，切倫科夫成像裝置可具有帶通濾波器，以阻止任何殘餘光，並輔助選擇不連續和明顯波長的光被成像。是否需要帶通濾波器決定於分束器的性能。腔室中的光可使用濾波器以進一步最小化光譜重疊。本領域技術人員應理解，當兩個成像裝置被使用時，它們可以被包括在相同的設備中。例如，該兩個成像裝置可以為包括在相同部件中的兩個不同CCD。使用兩個成像裝置具有這樣的優點：允許為每幅圖像獨立選擇光譜響應和動態範圍。另外，敏感相機的強光會在照明之後一段時間增加暗噪聲。用於切倫科夫相機的CCD在靠近紅外線範圍內具有高量子效率。作為示例地，該晶片可包括電子倍增CCD、增強CCD、光子倍增管(PMT)陣列或具有由一個或多個電極進行電子收集的微通道板。優選地，對由第一和第二成像裝置獲取的兩幅圖像進行圖像處理，以對強度窗口進行標定，並在需要時應用圖像配準。為了進一步對來自第二成像裝置(即切倫科夫成像裝置)的圖像進行分割，可以對該圖像進行附加的圖像處理，包括光譜和空間信息處理。作為示例地，可以指定來自第二成像裝置的圖像只來自圖像中的一限定視場(例如，樣品位置)。另一示例為像素中的信號應適合期望的放射性藥物發射的光譜(例如，切倫科夫光譜)。在第三方面中，本發明的更通用方面提供了用於在一物體(例如，組織樣品)接收一劑放射性藥物之後對來自所述物體的切倫科夫發光進行光學成像的方法，所述方法包括：使用來自一光源的光對所述物體照明；當所述物體被來自所述光源的光照明時，捕獲第一圖像；以及當所述物體沒有被來自所述光源的光照明時，捕獲第二圖像。該物體(例如，組織樣品)以及光源可位於不透光殼體中。在第四方面中，本發明的更通用方面提供了用於在一物體接收一劑放射性藥物之後對來自該物體的切倫科夫發光進行光學成像的設備，該設備包括用於捕獲物體第一圖像的第一成像裝置、用於捕獲物體第二圖像的第二成像裝置以及用於照明物體的裝置，其中，第一和第二圖像的捕獲是時分復用的，當物體沒有被照明時，捕獲第二圖像。用於照明物體的裝置可以為頻閃照明裝置。在一些實施例中，使用第一成像裝置獲取第一圖像，使用第二成像裝置獲取第二圖像。儘管如此，應理解第一和第二圖像可以通過相同的成像裝置被獲取。當為了降低成本，這是非常重要的，這是因為適用於這些應用的成像裝置非常昂貴。優選地，選通脈衝和第二圖像獲取之間的時間偏移或選通偏移足夠長，以允許任何誘導組織自體螢光的衰減，以及允許成像裝置(例如，CCD)上的任何電荷被清除。優選地，第二圖像的獲取被選通，以將來自照明系統的信號移除。作為示例地，該選通的獲取可通過使用數字微鏡器件(DMD)、液晶快門或空間光調製器被執行。優選地，使用自動頻閃照明裝置照明該物體。更優選地，該自動頻閃照明裝置為具有快門的、(例如)使用普克爾斯(Pockels)盒或數字微鏡器件(DMD)的白光照明裝置。優選地，第一圖像為被照明結構(例如，解剖)圖像，第二圖像為切倫科夫圖像。在結構和切倫科夫圖像由相同成像裝置檢測的情形中，選通的獲取可通過將信號的分段處理為切倫科夫圖像來執行。優選地，成像裝置(例如，CCD)的平面平行於入射光，以最小化暴露給其它輻射源(例如，X射線或β粒子)的橫截面。優選地，第一和第二圖像被標定。優選地，對第一和第二圖像進行圖像處理，以標定強度窗口和在需要時執行圖像配準。為了進一步對圖像進行分割，可以對該圖像執行額外的圖像處理，包括光譜和空間信息處理。作為示例地，可特別指定，像素中的信號應適合期望的放射性藥物發射的光譜(例如，切倫科夫光譜)。如果兩個成像裝置被使用，優選地，則第二成像裝置是超靈敏的，並被優化以執行CLI。作為示例地，第二成像裝置優選為一冷卻的電子倍增CCD相機。優選地，通向兩個成像裝置的光路徑穿過一分束器，這樣，該兩個成像裝置可對物體的相同區域進行成像。該分束器優選地為二向稜鏡。優選地，該第二成像裝置具有帶通濾波器，以阻止任何殘餘的光，並輔助選擇被成像光的不連續和明顯的波長。是否需要帶通濾波器決定於分束器的性能。本領域技術人員應理解，第一和第二成像裝置可以被包括在相同的設備中。優選地，該成像裝置為一相機。本領域技術人員應理解該成像裝置可以為包括在一相機中的電荷藕合設備(CCD)。第一成像裝置和第二成像裝置可以為包括在相同部件中的兩個不同CCD。使用兩個成像裝置是優選的，這是因為：允許為每幅圖像獨立選擇光譜響應和動態範圍。用於切倫科夫相機的CCD在靠近紅外線範圍內具有高量子效率。作為示例地，該晶片可包括電子倍增CCD、增強CCD、(PMT陣列或具有由一個或多個電極進行電子收集的微通道板。優選地，第二成像裝置也可以被封閉在一防輻射罩(例如，鉛防輻射罩或充硼高密度聚乙烯罩)中，以阻止來自X射線或β粒子的任何幹擾。優選地，上述各方面也可以應用到其它診斷成像過程中，例如，內窺鏡檢查、膠囊內窺鏡、用於機器人手術的成像、全身成像以及基礎的研究。本發明的進一步方面提供了一種用於超弱光的模型或測試用複製品。該模型可使用發光二極體(LED)，該LED可帶有一個或多個例如一疊或多層中性密度濾光片，從LED發射出來的光通過該中性密度濾光片。可選地或附加地，波長選擇性衰減器可以被用於該LED中。可選地或附加地，強度減少可通過使用脈衝寬度調製來實現，可使用電子儀器或軟體技術改變該強度。該模型可以被使用，以對照明系統進行標定，該模型有益於維護和/或質量控制。附圖說明下面參考附圖對示例進行描述，其中：圖1示意性示出了根據本發明一實施例的樣品成像腔室；圖2示意性示出了圖1中樣品腔室的視場上樣品平臺位置的效果；圖3示意性示出了一實施例，在該實施例中，兩個成像裝置被使用，該兩個成像裝置可與圖1示出的腔室類型一起使用；圖4示出了本發明使用頻閃照明的一示例性實施例；圖5示出了本發明一示例性實施例的頻閃照明、切倫科夫圖像獲取以及結構(例如，被照明)圖像獲取的示例性序列；圖6為光學遮光罩和實驗中使用的相機的結構的示意圖，以用於描述本發明實施例的原理；圖7示出了實驗中使用的樣品孔的分布；圖8a和8b示出了實驗過程中捕獲的切倫科夫圖像；圖9為用於每個實驗孔的信號光子速率圖；圖10示意性示出了一結構，該結構採用兩臺相機以及一光耦合器和快門，以將光導向該兩臺相機；圖11a和11b示出了用於圖10的結構中的光耦合器的兩個可選結構；圖12a示出了一平面視圖，圖12b示出了轉動圓盤快門的橫截面，該轉動圓盤快門可用於遮蔽光源和emCCD相機。具體實施方式圖1示出了根據本發明實施例的樣品成像腔室設備，該設備可以使用CLI對一物體進行成像，例如，組織樣品。在這裡將參考組織樣品對本發明進行示例性描述，但本領域技術人員應了解其他物體也可以被成像。該設備包括不透光腔室2，在該不透光腔室中，樣品S可以被支撐在一樣品平臺4上。該腔室2具有門6，該門可以被打開，以對腔室2的內部進行訪問，例如，放入或移除樣品S。圍繞該門外圍的密封件8保證了當門被關閉時，腔室內的光封閉性，在該示例中，密封件8為迷宮密封。成像系統被安裝在腔室的頂部。該系統包括透鏡10和相機12，該透鏡10收集來自腔室的光(包括來自樣品的光)。在該示例中，該相機為電子倍增電荷耦合器件(emCCD)相機。優選地，該透鏡具有電機驅動焦點，這樣，可以使用腔室2外部的遠程控制器對該透鏡進行聚焦。通過光導14，光從透鏡10被傳送到相機12，該光導14轉了一個90度的彎。光導14中的反光鏡16對來自透鏡10的光進行偏轉，以將該光偏轉到相機12的圖像探測器(未示出)。通過這種結構，圖像探測器的表面可以與腔室的頂面垂直，其中，相機被放置在腔室的頂面上，這樣，可最小化減少該探測器潛在暴露於來自腔室X-射線或β粒子下的橫截面。為了更好地保護相機12免受不必要的輻射，將相機12放置到一防輻射罩18中。腔室2的內部可通過腔室中一個或多個光源20進行照明(例如，白光或RGB光)。該光源可以為LED光源。當腔室被照明時，相機12可以捕獲到腔室中樣品S的被照明圖像(視頻或靜止圖像)。通過使用機械快門22，腔室2中的照明可以「被關閉」。在該示例中，快門為可轉動圓盤，該圓盤包括一個或多個開口24。當圓盤中的開口24與光源20對正時，隨著該圓盤22被轉動，圓盤選擇性暴露或覆蓋光源。隨著光源被關閉，該成像系統可獲取低光圖像，例如，來自樣品的切倫科夫圖像，其中，該樣品使用了可釋放β射線的放射性藥物。圖5示出了頻閃脈衝和間隔序列的示例。在一示例性實施例中，頻閃照明可大於100Hz。在一示例性實施例中，脈衝持續時間(PD)可以為10-1000微秒。在頻閃脈衝持續時間內，執行結構影像(即，被照明圖像)的獲取。在該示例性實施例中，選通脈衝和第二圖像獲取之間的時間或選通偏移足夠長，從而允許任何誘導組織自體螢光的衰減，也可以用於清除相機CCD上的任何電荷。在一示例性實施例中，如果脈衝持續時間(PD)為1000微秒，脈衝間隔(PI)為9000微秒，則選通偏移(GO)可以為2000微秒，第二(切倫科夫)圖像獲取時間為7000微秒。在另一個示例性實施例中，如果脈衝持續時間(PD)為10微秒，脈衝間隔(PI)為9990微秒，則選通偏移(GO)可以為1990微秒，第二(切倫科夫)圖像獲取時間為8000微秒。通過使用由電動機(未示出)提供動力的剪式千斤頂26，樣品平臺4可以被提升和降低。平臺的高度可以被調整，以改變樣品平臺4(由此樣品S位於其上)以及透鏡10之間的距離。如圖2所示，在該示例中，該距離可以在50cm到15cm之間被調整，從而對應地改變視場。隨著視場減少，圖像的物理解析度增加。該腔室還包括不透光訪問口28，使用帶手套的手該訪問口可以訪問樣品S，同時還可以保持腔室2的光密閉性。作為示例地，該訪問口可以為一手套孔。如前所述，樣品腔裝置使用一emCCD相機獲取低光圖像。被照明圖像也可以使用相同的相機捕獲。為了通過該emCCD實現這個目的，該方式最重要一個方面是當在低光度和高光度之間轉換時，對該相機進行熱循環。這是為了保證當該相機被冷卻時，該相機不會經歷高光，以防止重影成像。這是因為光電子的生存期在低溫時可以被大幅度延長，從來自明亮圖像的檢測出來的偏離光電子在後續幀中會被當作幹擾。這種影響是持久的，在暴露在照明之下之後，可以影響信噪比持續多個小時。下面為使用圖1中的設備以獲取圖像的示例性流程。1、打開相機以及驅動相機的成像軟體。2、打開門，將樣品臺調整到期望的高度。該高度決定於期望的視場。3、裝載樣品。4、保證門被完全關閉，以獲取不透光封閉。開始時，可使用來自相機的連續圖像(視頻)，以引導選擇使用的平臺高度。用於正常的被照明成像：5、確保用於相機的冷卻器是關閉的。6、使用適用於正常光度成像的相機設置。典型正常被照明光度成像設置(環境溫度)7、獲取連續實時視頻圖象。8、接通內部燈光-優選地光度可調整，這樣，通過設置可以使相機接收到足夠的光，同時又不會飽和。9、使用外部聚集控制器銳聚焦在目標樣品上。10、如果需要，成像獲取軟體可使得圖像方位被改變。11、高興時，獲取單一靜止被照明圖像。12、保存圖像。對於低光度圖像：13、確保門被完全關閉，並確保內部燈光被切斷。14、打開相機冷卻器以及將溫度設置為-80℃。15、改變相機設置以用於低光度成像。典型低光度成像設置(-80℃)16、在獲取圖像之前，確保溫度已經達到-80℃，且是穩定的。17、獲取圖像。18、通過引入片上像素混合提高圖像質量(例如，用於快速獲取時間的8x8片上像素混合)。為了更高的解析度，可以增加獲取時間。19、對於長融合時間，當每像素上的許多光子可以被收集到時，通過使用傳統CCD模式通常可獲取更好的結果。典型長融合時間設置(-80℃)20、保存低光圖像。21、確保在打開門之前EM增益被切斷。該冷卻器也應該被關閉，以防止下一低光度獲取中出現重影。圖10示出了可選擇相機結構，該相機結構可與圖1的實施例一起使用，在該結構中，兩臺相機被使用，用於CLI的emCCD相機以及用於被照明(解剖)成像的彩色攝像機。光耦合器以及快門將光導向兩臺相機，在腔室內部被照明的期間，快門為emCCD相機。快門通過快門控制器被控制，以與照明同步。圖11a示出了光耦合器和快門的一示例性結構。在該示例中，單一非球面透鏡被用於耦合輸出纖維束以及聚焦於兩個相機上。其中示出了一高透射率分束器選項。圖11b示出了用於光耦合器結構的其它選項。在該示例中，模塊化設置與耦合輸出纖維束的準直透鏡、依附在每個相機上的聚焦透鏡一起使用。在該示例中也示出了高透射率分束器選項。圖12a和圖12b示出了一可選的快門結構，該結構可用於遮蔽一些實施例中的光源和emCCD相機，在這些實施例中，這兩個組件相互靠近地被安放。該快門為一轉動圓盤，該轉動圓盤用於覆蓋光源和emCCD透鏡。該圓盤由電動機驅動，當該圓盤轉動時，分別與光源和emCCD透鏡對齊的圓盤中的窗口(具有不同半徑)意味著光源和emCCD相機透鏡被選擇性地覆蓋和打開。當光源被打開時，窗口的相對位置保證了emCCD透鏡可以被覆蓋住。圖12a可以最佳地看到，emCCD窗口比用於光源的窗口長，這樣，與被照明圖像獲取時間相比，可給出更長的CLI獲取時間。回到圖3，我們將討論本發明的另一實施例。該示例性實施例允許CLI在空載狀態下被執行。在該示例性實施例中，背景光被完全地消除，單色紅光LED照明被用於對物體進行照明。儘管如此，通過使用如前所述的樣品腔室，描述的各種特徵(特別是使用兩個相機進行圖像獲取)可以用於本發明的實施例。在該示例性實施例中，一個物體被注射進18F氟脫氧葡萄糖(FDG)(一種通用可釋放β粒子的放射性藥物)。該放射性藥物可全身注射，也可局部注射。該注射可以為瘤內、癌周注射或局部動脈提供。通常地，只有大約60到90分鐘注射後的狹窄時間窗口可用於執行掃描。這是由於使用放射性藥物的結果。直接局部注射具有這樣以下優點：可產生用於執行CLI的較早的時間窗口、較低的放射性藥物劑量。例如，外科醫生可能選擇在執行手術之前執行成像或執行手術後接著執行成像。前者可能對例如用於獲取或確認細節比較有用，而後者可能對例如用於檢查手術是否成功比較有用。兩個獨立的相機(C1和C2)可分別用於對被照明圖像和切倫科夫圖像進行成像。使用兩個獨立的相機允許為每個圖像獨立地選擇光譜響應和動態範圍。第二相機(C2)為超靈敏相機，例如，製冷CCD相機，該製冷CCD相機可以為低溫製冷CCD相機。對於第一相機(C1)，一個或多個單色或彩色相機可以被使用。通過快速使用(以任何順序)紅、綠、藍光照明以及之後製成圖像，從而可提供彩色成像。照明的速度由期望的視頻圖像幀速率決定。在可選的實施例中，低光度照明和單一相機可以被使用以利用CLI相機的靈敏度的優勢。如果需要彩色圖像，該照明可以為閃爍的紅色、綠色以及藍色。CLI相機可具有光收集器和/或透鏡，以用於收集弱光。該光收集器和/或透鏡可以被集成在相機中。該透鏡可以為菲涅耳透鏡。該光收集器可以塑造為反光鏡。該反光鏡可以是拋物線形的。該光收集器可以由一種對β和γ輻射具有低閃爍的材料製成。閃爍是不受期望的，這是因為由於閃爍而發射出來的光會干擾信號。具有低f數的大孔徑透鏡是優選的。這種結構意味著更多的光可以被收集。通常地，這是不受期望的，這是因為這樣會導致光扭曲。儘管如此，人們驚訝地發現，空間解析度被充分地保持以用於CLI。而通常情況下，CLI具有比較差的空間解析度，因此，輸入光的空間解析度的提高超過了空間解析度的損耗。來自物體反射的光被傳送經過分束器(BS)，例如，二向稜鏡，該分束器將紅光導向第一相機，非紅光導向第二相機。第二相機還設置有帶通濾波器(BP)，以阻止任何殘餘的紅光。是否需要帶通濾波器決定於分束器的性能。紅光和藍光的作用可以被反轉，以允許外科醫生進一步觀察組織。C2也可以被封閉在一防輻射罩(RS)中，例如，鉛防輻射罩，以防止任何來自X射線或β粒子的幹擾。C2中攝像晶片的平面也可與入射光平行地安置，以最小化暴露在X射線或β粒子下的橫截面。圖像處理(P)被應用於兩張圖像(I1以及I2)，以在需要時，對強度窗口進行標定以及進行圖像配準。為了進一步對切倫科夫圖像進行分割，可以對I2執行額外的圖像處理，包括光譜和空間信息處理。例如，可以指定切倫科夫圖像只能來自I2中限定的視場(例如，外科手術位置)。又如，像素中的信號應符合預計的切倫科夫光譜。通過將標定的切倫科夫圖像(I2)以及被照明圖像(I1)進行疊合，最終圖像(I)被生成。在本發明的另一實施例中，CLI可以在光的頻閃脈衝之間的間隔中被執行。在該示例性實施例中，物體通過自動頻閃照明被照明。在該實施例中，該頻閃照明為使用數字微鏡器件(DMD)的具有選通快門的白光照明。其它關閉快門的方法也屬於本發明的保護範圍。在一些實施例中，可以在光屏蔽罩中提供選通的或光譜分離的照射。在一些實施例中，可以在房間中提供選通的或光譜分離的照射。該實施例使用與前述類似的設備設置。在該示例性實施例中，對第二圖像的獲取進行選通，以將來自頻閃照明系統的信號去除，如圖4所示。通過採用數字微鏡器件(DMD)，選通獲取被執行。在該示例中，頻閃照明被使用，觸發器(TR)將DMD連接到光源。通過觸發器將光源連接到DMD允許光可以被導向兩個相機中的一個，以進行切倫科夫或結構圖像的獨立成像。圖5示出了頻閃脈衝和間隔序列的示例。在一示例性實施例中，頻閃照明可大於100Hz。在一示例性實施例中，脈衝持續時間(PD)可以為10-1000微秒。在頻閃脈衝持續時間內，執行結構圖像(即，被照明圖像)的獲取。在該示例性實施例中，選通脈衝和第二圖像獲取之間的時間或選通偏移足夠長，從而允許任何誘導組織自體螢光的衰減，也可以用於清除相機CCD上的任何電荷。在一示例性實施例中，如果脈衝持續時間(PD)為1000微秒，脈衝間隔(PI)為9000微秒，則選通偏移(GO)可以為2000微秒，第二(切倫科夫)圖像獲取時間為7000微秒。在另一個示例性實施例中，如果脈衝持續時間(PD)為10微秒，脈衝間隔(PI)為9990微秒，則選通偏移(GO)可以為1990微秒，第二(切倫科夫)圖像獲取時間為8000微秒。在本發明的另一實施例中，相機系統還可以以內窺鏡或「頂部晶片(chip-in-tip)」方式被實施，如圖4所示。在該實施例中，C1安裝在纖維光學部件(FO)中。C1靠近內窺鏡的遠端被放置，光被傳送到近端，以被C2獲取。分束器可被放置在內窺鏡的遠端。圖6示出了根據本發明的、用於以下將討論的實驗的示例性光學光屏蔽罩和相機設置的示意圖。在該示例中，在金屬安裝板上，iXon相機被直接安置在待成像樣品(未示出)的上方。f/1.8透鏡c被定位在相機和金屬安裝板的下面。塑料(PVC)管d在金屬安裝板b和待成像樣品之間延伸。塑料管d具有低反射率毛束襯裡e。該樣品由包裝泡沫g包圍，使用氯丁橡膠海綿襯裡g對樣品進行覆蓋，而襯裡由拉伸橡皮圈h覆蓋。在一些實施例中，用於超弱光的模型或測試用複製品可以被使用，以對該光系統進行標定。該模型可使用帶有一堆或多層中性密度濾光片的發光二極體(LED)。如果需要，可使用已調製波形驅動該LED，以進一步可控制地降低LED的輸出。該模型還可以或可選地有益於該照明系統的維護和質量控制。本領域技術人員應理解可以對這裡具體描述的實施例進行各種修改，而不會超出本發明。接下來的示例用於支持本發明實施例的某些方面。示例在對圖18發射出的切倫科夫輻射的體外測試中，通過使用型號為iXonUltra897emCCD相機執行FDG。該相機被設置，以使得可以在一封閉鉛室中執行實驗，而在房間的另一邊的筆記本電腦上進行操作。該相機具有以設置：·50mmf/1.8透鏡·CCD溫度:-80℃·1MHz具有增益設置為3的前置放大器·0.5μs垂直移動速度·300xEM增益·視場為47x47mmF18被稀釋並被分配到6個0.2mL的PerspexTM(PMMA)塊的實驗孔中。帶有無放射性材料的三個控制孔也被準備。圖7示出了實驗孔的布局。放射性孔中的液體體積和初始放射性濃度如下述表格所示：放射性強度(μCi)體積(μl)放射性濃度(μCi/μl)孔編號220010411001010.52002.51使用6mm厚的BK7玻璃對一控制孔以及具有放射強度2μCi的一放射性孔進行覆蓋。使用6mm厚的BK7玻璃以及黑色屏蔽帶對一控制孔以及具有放射強度2μCi的一放射性孔進行覆蓋。BK7玻璃被嵌入，當由相機觀察時，則該BK7玻璃下的孔位於其它孔下方6mm。黑色屏蔽帶被安置在孔和玻璃之間，以讓玻璃開著以便於觀察。樣品塊被準備並放置到有屏蔽的相機下方，之後被降到合適的位置，並被布簾覆蓋以實現不透光封閉。使用下述設置的圖像可以被獲取：1、1s積分時間，16x16解析度(32x32像素混合)2、3s積分時間，16x16解析度(32x32像素混合)3、5s積分時間，32x32解析度(16x16像素混合)在整個實驗中，以規律的間隔打開或關閉室內燈光，具有相同設置的更多圖像被獲得。在完成實驗後，每個圖像被輸出，通過使用以下公式，以計數表示的原始數據被轉換為以光電子(被檢測到的光子)表示的信號：偏置補償＝200轉換係數＝4.27電子/計數EM增益＝300結果圖8a示出了被考慮到實驗中的燈開和燈亮的大約15分鐘內的一組圖像。使用與圖6相同的方式，孔的位置已在最左上側被圈出。可以看出，在5秒內可獲得32x32的高解析度。除了切倫科夫射線，來自高能射線的幹擾可以被看作是隨機的白色像素點，這些白色像素點具有超出使用標尺的信號電平。圖8b示出了一組圖像，該組圖像在實驗中花費了180分鐘。與低信號電平持平，由於室內光，因此不存在可識別的區別。高放射強度孔仍然容易看得見，而最低放射強度孔也是可識別的。圖9示出了在通過去除對應控制信號對背景進行修正之後用於每個放射性樣品孔的信號光子速率。圖上的每個點表示樣品的一個圖像。檢測到的衰變常數與一個108分鐘的半衰期對應。三個控制樣品沒有顯示出信號。來自打開孔的信號與初始放射強度成正比。該信號顯示出指數式衰減，該指數式衰減具有與F18FDG(110分鐘)匹配的半衰期。因此，得到出的結論是由於F18FDG的放射性而產生的切倫科夫輻射正在被檢測。由玻璃覆蓋但沒有遮蔽的放射性孔會產生與打開的放射性孔類似的信號。遮蔽的孔沒有顯示出可見的信號，其信號被量化為從未遮蔽孔的信號的10％。因此，可以認為光學BK7玻璃中的閃爍是不重要的。存在來自γ射線的明顯幹擾。儘管如此，可以看出，如果傳感器可屏蔽γ射線和直接的粒子衝擊，原則上高解析度是可能的。而且，可以檢測到具有下降至400μm的空間解析度的低到160nCi(0.8nCi/μl)的放射性。