目前，研究人员和成像医生使用多种非侵入式成像技术中的任何 一种来产生内部图像。这些技术使用X射线、核磁共振成像(MRI)、 CAT扫描和超声波。在其它系统中，光成像被用来产生物体的光学图 像。例如，生物发光成像是一种在医学研究、病理学及药物发现和开 发领域，用于执行对动物实验体的活体内诊断研究的非侵入式技术。 生物发光一般由被发光指示体如荧光素酶转染的细胞产生，其可被用 作区分特定组织类型(如肿瘤)、监视生理功能、跟踪对实验体所使 用的治疗化合物的分布或者疾病的发展。荧光性是另一种可以用于跟 踪细胞或分子活体的光学成像技术。该技术最近被使用基因学表达的 指示体，如绿荧光蛋白质(GFP)和近红外(NIR)染色如Cy5，来 描述。简言之，荧光性是一种分子现象，其中物质吸收特定波长的光， 并发出更长波长的光。光的吸收被称为“激励”，发出更长波长的光被 称为“发射”。
每种技术都具有优点和缺点，使得其适用于不同的成像应用。某 些技术可以更好地提供内部的空间或解剖信息，而其它技术则更好地 提供了被成像物体内所感兴趣的行为的功能信息。
现在，研究人员发现希望合并多种系统的输出和长处。但是，这 些传统成像系统中的每一个的成本成为这种合并的一个障碍，并且当 考虑在一个地点采用多种技术时，甚至是禁止的。例如，MRI和计算 机X射线断层造影术(CT)系统会花费数百万美元。另外，大多数 传统的成像系统具有实际的复杂性，这抑制了在多成像系统环境中的 实现。MRI系统要求在操作中在高能磁体附近不能有铁磁类金属。正 电子辐射X线断层摄影术(PET)的中心在位置上被限制在接近粒子 加速器设备，该粒子加速器设备产生该技术中所使用的生命周期很短 的放射性同位素。同样，将要被成像的物体在不同成像系统间移动将 很困难，例如，没有由系统间物体的移动引起的折衷，很难维持每种 系统提供的空间精确性。
考虑到上述情况，用于执行多模式成像的新系统是所期望的。

本发明提供了用于使用光的多模式成像的系统和方法。光成像涉 及从发光物体捕获低亮度光。低亮度光可以从物体内的不同光源中的 任何一个中发出。例如，光源可以对应于活标本如老鼠体内的荧光素 酶显示细胞。照相机获取物体表面发射的光的两维空间分布。与照相 机相连的计算机所操作的软件可以从一个或多个图像中将两维(2-D) 空间分布数据转换成三维(3-D)空间表示。
第二成像模式可以包括任何补充光成像的成像技术。例子包括核 磁共振成像(MRI)、计算机X射线断层造影术(CT)、CAT扫描、 X射线、超声波、核医学成像如正电子辐射X线断层摄影术(PET)、 单光子发射计算的X线断层摄影术(SPECT)、心血管成像和骨骼扫 描。第二成像模式可以提供对物体或其内部的2-D(图示)或3-D几 何描述有帮助的空间信息。
与光成像系统相连的计算机所操作的软件以及第二成像系统可 以操作以分析和合并每种成像系统提供的输出。例如，光成像系统特 别适用于产生物体内与所关心的行为相关的功能信息。可以将该功能 信息与由第二成像系统提供的与物体内部相关的空间信息相合并。
物体操纵系统将要被成像的物体在光成像系统和第二成像系统 间移动。第二成像系统包括一个从物体操纵系统接收物体的接收区域。 该接收区域可以对应于或包括对物体成像的区域。例如，MRI系统通 常包括一个穿过核磁共振成像磁体的管状腔。管状腔包括接收区域， 操纵系统将物体移入管状腔，并安置物体的位置以进行MRI成像。为 了适应于光的密闭要求和低光成像系统中使用的成像室，物体操纵系 统、光成像室，或者两者，可以包括专用适配，如配置光密封口来保 持成像室中使用的低亮度级。
一方面，本发明涉及用于提供物体内部的多模式成像数据的系 统。该系统包括一个光成像系统，提供与从位于物体内部的光源发射 的光相关的光数据。该光成像系统包括：a)一个包括一个内腔的成像 室和b)一个照相机，被配置以在物体处于该内腔时从物体捕获光数据。 该系统还包括一个第二成像系统，被配置以提供物体内部的成像数据， 并具有一个接收区域，使得物体处于接收区域中时内部可以被成像。 该系统还包括一个物体操纵系统，将物体在光成像系统的内腔和第二 成像系统的接收区域间转移。该系统还包括至少一个逻辑上与光成像 系统、第二成像系统及物体操纵系统相连的处理设备。
另一方面，本发明涉及用于将物体放置在光成像系统的成像室的 内腔中的物体操纵系统。该系统包括一个便携式平台，它在操作器定 位平台的过程中支撑物体。该系统还包括一个操作器，被配置以在成 像室的内腔和包围成像室的周围区域间移动该便携式平台。该系统还 包括一个光密封口，被配置以连接成像室的外壁上的光密封口，以当 便携式平台位于成像室的内腔中时，提供光成像系统的内腔和成像室 的外空间之间的严密的光密封。
再一方面，本发明涉及用于获取样本内部光源的图像表示的成像 系统。该成像系统包括一个成像室，包括a)一个内腔，b)一个照相机 支架，被配置以放置照相机，以在物体处于内腔中时从物体捕获光数 据，c)一个成像室的外壁上的光密封口。该成像系统还包括一个物体 操纵系统，包括a)一个支撑物体的便携式平台，b)一个操作器，被配 置以在成像室的内腔和包围成像室的周围区域之间移动该便携式平 台，c)一个与操作器或便携式平台相关联的光密封口，被配置以连接 在成像室的外壁上的光密封口，并当便携式平台位于成像室的内腔中 时，提供光成像系统的内腔和成像室的外空间之间的严密的光密封。
再一方面，本发明涉及一种用于获取物体的多模式成像数据的方 法。该方法包括当物体位于光成像系统的内腔中时，捕获物体内部的 光源所发射的光数据。该方法还包括当物体处于第二成像系统的接收 区域内时，获取物体内部部分的成像数据。该方法还包括在光成像系 统的内腔和第二成像系统的接收区域之间转移物体。
参考附图，在下面本发明的详细描述中，将更加详细地描述本发 明的这些和其它特性。

在附图中的图示中，本发明通过实例而不是通过限制来说明，其 中相同的附图标记用来表示类似的元件，其中：
图1A说明了根据本发明的一个实施例用于提供物体内部的多模 式成像数据的系统；
图1B说明了根据本发明的一个实施例用于提供光和核磁共振成 像(MRI)的成像数据的系统；
图2A是一个根据本发明的一个实施例，适应于产生物体内部光 源的2-D或3-D表示的成像系统的透视图；
图2B示出了根据本发明的一个实施例的光成像的简化说明；
图2C和2D分别说明了根据本发明的一个实施例，与安置照相 机的一侧相对的外壁的透视和侧视图；
图3说明了一个根据本发明的一个实施例的核磁共振成像 (MRI)系统；
图4说明了一个根据本发明的一个实施例的计算机X射线断层造 影术(CT)系统的方框表示；
图5说明了根据本发明的一个实施例的依照正电子辐射X线断层 摄影术(PET)的成像；
图6A说明了一个根据本发明的一个实施例的物体操纵系统；
图6B说明了根据本发明的一个实施例的在MRI接收区域内定位 便携式平台的图6A所示操作器；
图6C示出了一个根据本发明的一个实施例的孔的周长周围的第 二壁，其向外延伸并基本上与壁垂直；
图6D说明了根据本发明的一个实施例的在图6A所示光成像室 的内腔内定位便携式平台的图6A所示操作器；
图6E说明了根据本发明的另一个实施例的光隔离密封口；
图7说明了一个根据本发明的一个实施例的示例性计算机系统；
图8说明了一个根据本发明的一个实施例的用于获取物体的多模 式图像表示的处理流程；
图9说明了一个根据本发明的一个实施例的超声波成像系统。

在下面本发明的详细描述中，提出了大量特定实施例，以提供对 本发明彻底的理解。但是，正如对于本领域技术人员而言很清楚的， 可以不用这些特定细节或使用可选的元件或过程来实现本发明。在其 它实例中，已知过程、元件和设计并没有被详细描述，从而不至于多 余地使本发明的各方面难于理解。
1.综述
图1A说明了根据本发明的一个实施例，用于提供物体内部的多 模式成像数据的简化系统1。系统1包括一个光成像系统10、一个第 二成像系统8、一个物体操纵系统6、和至少一个处理器2。物体操纵 系统6将正被成像的物体(或样本)在光成像系统的内腔和第二成像 系统的接收区域之间移动。尽管现在主要在从两个成像系统合并数据 方面描述本发明，系统1也可能包括多于两个系统，说明性实施例并 不是要限制合并系统的数目。
光成像系统10涉及从发光物体捕获低亮度光-通常处于大概103 至大概1010光子/秒/平方厘米/球面度的量级。低亮度光可以从物 体内的各种光源中任何一种中发出。例如，光源可以对应于活标本如 老鼠内的荧光素酶显示细胞。光源指示了样本的各部分，例如在可能 发生所关心行为的活标本的特定部分中跟踪的分子。
光成像系统10使用照相机来获取从物体表面发出的光的两维 (2-D)空间分布。为了提供物体内部的光源(而不是表面辐射)的详 情，处理器2运行存储的指令，以构建样本内部光源的三维(3-D)图 像表示。这涉及将表面光的辐射数据转换成样本表面的内部的光数据。 用于内部3-D光源表示的参数可以包括与源辐射强度、3-D位置和几 何形状相关的细节。
第二成像系统8使用各种成像模式中的一种。典型的成像系统包 括：核磁共振成像(MRI)系统、计算机X射线断层造影术(CT) 系统、CAT扫描系统、X射线系统、超声波系统、核医学成像如正电 子辐射X线断层摄影术(PET)系统、单光子发射计算的X线断层摄 影术(SPECT)系统、心血管成像系统和骨骼扫描系统。
光成像系统10和第二成像系统8可以产生空间和/或功能信息。 空间信息指对物体或其内部的2-D(图示)或3-D几何描述有贡献的 信息。空间表示为用户提供了样本的2-D或3-D图示参考。3-D几何 描述一般包括一个通过处理来自多个2-D图像的数据而构造的重建。 功能信息是指对物体内所关心的一个项目或行为有贡献的信息。在一 个成像实施例中，光成像系统10产生老鼠体内的生物光源的一个2-D 或3-D表示。生物光源可以对应于老鼠体内被跟踪或测试的大范围的 生理学结果，如老鼠体内的特定癌的发展跟踪。某些成像应用包括叠 加在样本的空间表示之上的、对来自样本的内部的光辐射的一个或多 个表示的分析。发光表示指示了可能发生所关心行为的样本部分。某 些成像系统8或10既产生空间信息又产生功能信息。例如光成像系统 10非常适用于生成结构和功能信息。核医学使用放射性物质来对人体 成像和治疗疾病，并可以在确立诊断和治疗中提供对目标的生理学(机 能)和解剖学(空间)有用的信息。
至少一个处理器2与光成像系统10逻辑相连，与第二成像系统8 逻辑相连，与物体操纵系统6逻辑相连。通信包括向每个系统6、8 和10发送数据，用于例如系统元件的控制，定位和运动控制，图像捕 获的管理等。通信还包括从系统6、8和10的元件接收数据，用于例 如图像数据获取，元件控制反馈，校准等。处理器2与存储的软件协 作，并将每个成像系统提供的成像传感数据，如光成像系统10的照相 机输出数据，转换成对系统用户有用的形式。
处理器2可以将光成像系统10和第二成像系统8产生的数据合 并。由处理器2实现的指令的一个应用使用表面光辐射的一个或多个 图像，重建生物体内的生物发光或荧光光源。这提供了对例如肿瘤学、 传染性疾病研究、基因表达研究和毒理学有用的功能信息。根据本发 明的光成像适用于针对具有复杂表面的物体的使用，例如动物实验体 (如老鼠或兔子)。当该术语被使用在文中时，复杂表面是指任何不 能被单独使用单个多边形来描述的表面。这里使用的光重建技术对源 分布也没有限制，例如物体中的光源数目或光源的大小和形状，对于 表面的几何形式、大小或形状也没有限制。并且如下所述，处理器2 还将来自系统8的空间数据与来自系统10的光成像数据相合并。
2.光成像系统
图2A说明了根据本发明的一个实施例，用于产生样本内的光源 的一个2-D或3-D图像表示的成像系统10。成像系统10可用于多种 成像任务，包括捕获照片、发光及结构化的光图像。计算机28及其所 包含的处理器2与成像系统10协作以执行处理和成像任务，如获取、 分析及操作2-D或3-D光源表示。
图2B说明了被照相机20和光成像系统10成像的哺乳动物对象 302。哺乳动物组织的特性和很多其它混浊的介质使得从对象内的光源 305发出的光向对象表面309传播时发生光散射307，导致表面309 上的图像扩散。照相机20捕获表面109上的对象302发射的光的图像 表示。利用光散射模型和成像数据，根据存储的指令运行的计算机28 中的处理器2可以根据一个或多个表面309的图像，产生一个光源305 的位置、大小及亮度的3-D表示。
表面光发射数据是指与逃离物体内部的光相关的信息。该光一般 从表面下面的物体体积处逃离。光源可以包括来自荧光素酶显示细胞 的光、来自荧光分子的荧光等。对象302通常是指各种哺乳动物对象， 包括包含荧光素酶表示细胞或荧光指示体的老鼠。在一种应用中，样 本302是一个包含发光细胞的生物标本。因此不需要除样本本身外的 任何光源，就可以获得最终的发光图像。样本302的光被记录为一个 位置函数以产生该发光图像。1997年7月22日颁发给Contag等的美 国专利NO.5650135中描述了一种产生这样的合成照相/发光图像的 方法。共同拥有的美国专利NO.5650135包括另外的数字重叠图像的 分析应用的例子。
参考图2A，系统10使用一个光敏照相机20拍摄并处理低强度 光源。光源的光是指波长范围在400-950nm范围内的可见光到近红 外(NIR)部分光谱内任何位置的光子和电磁能量。应该理解系统10 中拍摄和处理的部分亮度不易被人的视觉检测到。例如，来自样本的 低亮度光可能具有大约103到大约1010光子/秒/平方厘米/球面度 的表面辐射率。该范围的下限通常大大低于人的检测级别。
在所示的实施例中，成像系统10包括一个成像室12，用于接收 发光样本，在该样本中将检测低亮度光，如基于荧光酶素的光。高灵 敏度照相机20，如增强型或电荷耦合设备(CCD)照相机，连接至该 成像室12。照相机20能够捕获成像室12内的样本302的发光的、照 相的(即基于反射的图像)和结构化的光图像。冷却设备22循环低温 流体以通过导管24冷却照相机20。
图像处理单元26可选地分别通过电缆30和32连接在相机20和 计算机28之间。计算机28，可以是任何适用类型的，通常包括一个 主单元36，其包含由处理器、存储器元件如随机存取存储器(RAM) 和只读存储器(ROM)，及磁盘驱动元件(如硬盘驱动器，CD，软 盘等)构成的硬件。计算机28还包括一个显示器38和输入设备如键 盘40和鼠标42。计算机28通过电缆34与成像室12中的各个元件相 连。在另一实施例中，计算机28与成像设备被集成在单个单元中。
为了控制及与系统10中的元件通信，计算机28被配以硬件和软 件来控制和监视系统10中的成像元件。计算机28控制的元件可以包 括包含在室12中的照相机20、负责照相机聚焦的电机、照相机镜头、 F制光圈、一个或多个与可移动平台(未示出)连接的电机等。计算 机28也与显示器38通信以向用户传达成像信息并作为控制该成像系 统10的接口。
计算机28包括用于进行图像处理和数据处理的适当的处理硬件 和软件，如下所述。例如，计算机28可配置以软件来利用样本表面的 光发射测量构造光源的3-D图像表示。另外，计算机28可被配置以利 用取自室12的内腔中的平台的一个或多个位置的2-D构造的光图像产 生3-D表面拓朴图。
在一个实施例中，3-D光重建技术需要生物发光表面的辐射，以 及对样本全表面的表面剖析测量。在此情况下，光成像系统10包括用 于从多个视角和位置捕获物体表面图像的指令和机制。然后使用这多 个位置的数据构建物体的3-D图像表示。系统10可根据下列方式3-D 成像：1)照相机20保持固定(当在成像过程中用于冷却照相机的各种 电缆和补给线不方便移动时)；2)在成像过程中样本保持水平；3)成 像系统从多个视角和位置获取物体的图像；以及4)计算机28根据存 储在软件中的重建指令，使用多个图像构建物体的3-D表面拓朴图。
物体或动物实验体一般被装载入成像室12以捕获图像。成像室 12提供了多个选项以将物体加载入内腔44。图2C说明了根据本发明 的一个实施例的成像室12的顶端透视图。门18允许用户手动打开和 关闭该门，并将物体放在内腔44内。
图2D说明了根据本发明的一个实施例的允许在成像室12的内腔 44内自动定位平台609的元件。围壁103a位于接收照相机20的一个 侧壁对面。壁103a上的可移动接口90使得自动物体操纵系统6可以 通过孔91将平台609插入室12—并在室12中移动该平台。可移动接 口90包括壁103a、壁92、圆轴承93、圆轴承94和一个凹辊环95。 凹辊环95限定了接收便携式平台609的孔91的形状和大小。当不使 用时，一个盖子(未显示)可以盖在孔91上，防止光进入内腔44。 圆轴承93被放置在成像室壁103a和壁92之间，并允许在外固定壁 103和可移动壁92之间转动。圆轴承93允许在壁92和凹辊环95之 间转动。累积地，轴承93和94使得孔91可以相对于中心基准点102 跟踪圆形轨道。基准点102表示与平台609的运动相对的固定点，以 及用于对样本成像的公共点。当它绕基准点102转动时，轴承93和 94还使得凹辊环95和平台609可以保持相对于外壁103恒定的角度。 在一个实施例中，平台609在绕基准点102转动时保持水平。轴承93 和94还使得平台609保持相对于与凹辊环95接口的机器人操作器502 的底部恒定的角度。
在一个实施例中，物体操纵系统6被配置以在内腔44中移动便 携式平台609。如图1B所示，物体操纵系统6包括一个轨道504和操 作器502，用于移动平台609。轨道504将平台609运送到光成像系统 10附近，并使得物体操纵系统6可以在长距离，如房间间进行大范围 运动。当成像系统8是一个允许少量含铁金属在容纳MRI系统的房间 附近或之内的MRI系统时，这很适用。操作器502在每个系统8和 10中将平台609定位并校正。这样，操作器502将平台609插入孔91， 并将平台609相对于用于MRI成像系统8的管状接收区域而定位。更 具体地，用于光成像系统10，操作器502在平台609和孔91之间建 立适当的垂直和水平定位，并将平台609通过孔91插入室12。
一旦处于室12内部，本发明预期多种方式来在腔44中定位和移 动平台609。在一个实施例中，轴承93和94是无源的，物体操纵系 统6例如通过操作器502，相对于基准点102在内腔44内移动平台609。 在此情况下，图2B的计算机28中的处理器使用位置控制软件，来将 用户对平台609的预期位置的输入转换成对于包含在操作器502中的 电机的电机位置。在如图2D所示的另一个实施例中，电机95a和传 感器96a被连接至轴承93，以控制壁92相对于外壁103的转动，而 电机95b和传感器96b被连接至轴承94，以控制凹辊环95相对于壁 92的转动。在此情况下，当电机95控制平台的轨道位置在固定基准 点102周围时，操作器502保持被动状态。
可移动平台609使得物体的光图像，或其中一部分，可以被照相 机20从成像室12内的不同视角、角度和位置捕获—不用再重新定位 对象302的相对位置。从多个视角对样本成像提供了对建立3-D内部 光源表示有用的额外信息。这些额外信息可以被用于约束存储在计算 机28上的软件中的3-D重建模型，从而提供物体的更精确的3-D表 示。
操作器502在腔44中定位平台609。大量商用机器人操作器502 提供了适用于定位平台609的末端执行器定位方法。一个通用方法使 用圆辊、树脂和偏航(yaw)接头，使得操作器中的上游接头可以实 现平台609的冗余定位。操作器502中的一个或多个上游接头可以被 配置以将平台609移进和移出室12。当平台609处于室12内时，室 12和操作器502之间的密封口有效地防止来自外空间的光进入室12 (图6C)。
操作器502可选地包括朝向彼此基本垂直并且连接在操作器502 的上游臂506上的线性传动装置。每个线性传动装置使平台609位于 一个正交方向。例如，第一线性传动装置为平台609提供垂直定位， 而第二线性传动装置为平台609水平定位。第一线性传动装置206具 有连接在操作器502的上游臂或底部的相对固定的部分，和一个能够 垂直线性平移的部分。第二线性传动装置208可具有一个连接在第一 线性传动装置上的相对固定的部分，和一个水平线性平移的部分。一 个第三线性传动装置还可被用于平行于地面平移平台609，并通过孔 91将平台移进或移出室12。一个适用于用在操作器502中的这种线性 传动装置的例子是LC-33，由纽约州华盛顿港的汤姆森工厂制造。
系统1包括用于在内腔44内控制平台609的闭环位置控制器。 更具体地，用户通过计算机28输入一个或多个对平台609的沿固定基 准点102周围的基本上为圆形的路径位置。作为替代，用户可以提供 平台609相对于固定基准点102的视角。包含在计算机28中的软件然 后将视角转换成控制信息，以将平台609从它的当前位置移动到期望 位置。包含在每个用于操作器502的传动装置中的电机接收计算机28 提供的控制信号，并由此安排平台609的位置。操作器502和操作器 502中的每个接头可包括一个与处理器计算机28逻辑相连的位置传感 器，以方便平台609的位置反馈和控制。
适用于与本发明一起使用的光成像系统10可以从加拿大的 Alameda的Xenogen公司获得。多种适用于与本发明一起使用的光成 像系统在共同拥有的未决美国专利申请，申请号为09/905668，发明名 称为“多视成像装置”，发明人为D.Nilson等，申请日为2001年7月 13日，来描述。适用于与本发明一起使用的3-D成像系统在共同拥有 的未决美国专利申请，申请号为10/606976，发明名称为“用于内部光 源的3-D成像的方法和装置”，发明人为D.Stearns等，申请日为2003 年7月25日，来描述。
3.第二成像系统
在一个实施例中，第二成像系统是电磁共振成像(MRI)系统。 图3说明了一个根据本发明的一个实施例的核磁共振成像(MRI)系 统300。MRI系统300一般包括一个MRI机301和至少一个与MRI 系统300的电子元件可以进行数字通信的处理器(如图2A的计算机 28中包括的处理器)。MRI机301可以在大小、形状和配置上做出改 动，以及某些模型包括圆柱侧面上的开放性。如图所示，MRI机301 包括一个穿过一个磁体304的水平管状腔303。在此情况下，腔303 从MRI机301的正面307到达背面309。水平管状腔303一般还指磁 体304的孔。要被成像的对象308放在一个被移入水平管状腔303的 平台310上。物体操纵系统6确定平台310和对象308在水平管状腔 303中的位置。要进行的检查的类型确定了哺乳动物样本308是头先 进入还是脚先进入，以及进到它们被放置的磁体304中多远。一旦要 被扫描的样本部分处于磁体304的磁场中心或等角点，则MRI扫描开 始。
MRI机301可使用从大概0.5特斯拉到大概60.0特斯拉，或从 大概5000到大概6000000高斯的磁体304。使用由磁体304产生的能 量无线波脉冲，MRI机301通过沿样本的身体逐点前进，来扫描该物 体及其内部部分，建立当前正被扫描的组织类型的2-D或3-D图。与 机器301进行电子通信的处理器2接收磁输出，并根据存储的软件指 令操作以整合扫描信息，并创建2-D图像或3-D模型。
MRI系统300提供了一个相对于其它成像特性的高级别空间信 息。由MRI系统300产生的3-D模型可被用于辅助3-D光重建，例 如，产生对将表面光发射数据转换成对象308内部光表示有用的表面 图像表示。处理器还可以将MRI系统300提供的2-D或3-D空间信 息与光成像系统10提供的3-D功能信息相结合。结合有使用上述生物 发光技术来跟踪所关心的生物学实体的能力，MRI系统300和光成像 系统10使得研究人员可以通过样本308的特定内部部分，将生物学实 体的进展与先前无法达到的确限度和特点相映射。在一个应用中，来 自MRI系统300的空间信息被用于定位相对物体308的特定解剖结构 的3-D光数据。例如，哺乳动物样本308内的肿瘤的物理大小可从 MRI系统300获得，并被用于从光成像系统10提供的肿瘤精确地重 建3-D光发射。
与MRI系统300中使用的磁场强度有关，可能有与MRI系统的 使用相关的含铁金属的限制。在此情况下，平台310可能没有任何含 铁金属部分。此外，磁体304—如包括开/关控制的基于阻性的磁体 —可能在样本转移中被关闭。一种适用于和本发明一起使用的MRI 系统是从马萨诸塞州的比尔里卡的Bruker BioSpin可获得的Bruker Biospec。
在另一个实施例中，第二成像系统8是一个计算机X线断层造影 (CT)系统。与MRI系统300类似，CT系统提供了高等级的空间信 息，它可以与光成像系统10收集的功能信息相合并。
图4说明了根据本发明的一个实施例的计算机X线断层造影 (CT)系统600的方框表示。CT系统600包括一个X射线CCD照 相机602、一个物体操纵系统604、一排微焦距X射线管606、和处理 器608。物体操纵系统604将确定在接收区域内的平台609上放置的 物体610的位置，以使得从CCD照相机602发出的X射线可以穿过 物体610。X射线然后被微焦距X射线管阵列606接收。处理器608 与这些设备中的每个进行数字通信，并从存储的软件执行指令，以控 制从CCD照相机602的X射线发射，定位样本610，并处理由微焦 距X射线管阵列606收集的数据。
CT系统600产生一系列固体物体的基于X射线的截面图像。X 射线强度轮廓测量一般被使用重建算法来处理，重建算法通过用X射 线扫描的材料或部分，产生一个表示两维切片或平面的图像。切片的 每个点对应于材料密度。处理器608重建高分辨率的图像，1-10μm级 别的细节可以被用微焦距计算机X线断层造影和工业微CT扫描仪检 测，得到微米范围内的体积单元的分辨率。CT扫描对揭示活样本和 非活样本的内部解剖特性和部分非常有用。
CT系统600还允许获取3-D体积和/或拓扑数据。连续的截面 图像可以被堆积以形成样本610的一部分的3-D图像。对样本610整 体扫描使得可以建立全体积图像。从3-D图像数据中，可以使用软件 中的指令来找出部分边界，并创建样本610整体的或所关心的特定部 分的计算机模型和表示。适用于与本发明一起使用的CT系统是由 LLC的UT-Battelle为美国能源部管理的Oak Ridge国家实验室的研 究人员开发的MicroCAT。
与MRI系统300类似，CT系统600也可以提供补充光成像系统 10产生的功能信息的高分辨率的空间信息。由CT系统600产生的3-D 模型可被用于辅助3-D光重建，例如，产生对将表面光发射数据转换 成物体外部或内部的详细光图像表示有用的表面或内部表示。处理器 可以将由CT系统600提供的2-D或3-D空间信息与光成像系统10 提供的2-D或3-D功能信息相合并。CT系统600的这种为样本610 的内部部分产生高分辨率空间信息的能力对重建活动物实验体内的高 度详细的生物发光或荧光光源或源分布很有帮助。例如，老鼠610内 部的三维光数据可与CT系统600生成的3-D结构信息相匹配，以产 生内部器官的生物行为的详细图片。空间和功能信息的这种合并在肿 瘤学、传染性疾病研究、基因表达研究、毒理学中对快照成像和进程 跟踪多有帮助。
核医学成像系统8给了研究人员和成像医生另一种成像方式，以 看到物体，如哺乳动物身体的内部。核成像系统使用辐射具有已知特 性的放射性粒子的放射性物质，和一个或多个检测放射性物质和它们 的辐射的传感器。传统的核医学成像系统包括：正电子辐射X线断层 摄影术(PET)系统、单光子发射计算的X线断层摄影术(SPECT) 系统、心血管成像系统和骨骼扫描系统。这些系统使用放射性元素的 不同特性来创建图像。核医学成像对检测肿瘤、动脉瘤、到各种组织 的不规则或不充足的血流、血细胞紊乱和器官的功能不足，如甲状腺 和肺功能缺陷，非常有用。这些核医学成像系统中的任何一个，都提 供了一个可选的补充光成像系统10产生的空间和/或功能信息的成 像系统8。例如，光成像和核医学成像都可以在肿瘤学应用中检测肿 瘤。
图5说明了根据本发明的一个实施例的依照PET系统的成像。 PET系统通过检测物体内的放射性物质的辐射来产生物体或其一部分 的图像。这些物质被注入物体，通常被用具有很短衰变时间的放射性 原子来标记，如碳-11、氟-18、氧-15或氮-13。在PET扫描中，物体 被注入放射性物质，并被放置在平台402上，平台402通过环形外罩 404的管状接收区域405逐渐移动。外罩404包括一个圆形伽马射线 检测器阵列406，该伽马射线检测器阵列406包括一组闪烁晶体，每 个都关联一个光电倍增管408。晶体将物体410内部辐射的伽马射线 409转换成光子。光电倍增管408将光子转换并放大成电信号。这些 电信号然后被与这些光电倍增管进行数字通信的处理器处理，该处理 器被配置以基于来自光电倍增管408的电信号生成图像。平台402然 后穿过管状接收区域405而移动，并且该过程被重复，结果得到所关 心的内部部分(如大脑、胸部、肝脏)的物体410的一系列薄切片图 像。处理器将这些薄切片图像组装成一个内部部分的三维图像表示。 PET对提供血流图像和其它生化功能的图像特别有帮助，这取决于辐 射性标记的分子的类型。例如，PET图可以显示人体各区域内的葡萄 糖代谢或行为的快速变化。
单光子发射计算的X线断层摄影术(SPECT)是一种类似于PET 的技术，但是SPECT中使用的放射性物质(氙-133、锝-99、碘-123) 具有比PET中使用的物质更长的衰减时间。SPECT系统非常适用于 提供身体内的血流和放射性物质的分布的信息。它的图像具有较低的 灵敏度，并且没有PET图像详细，但是SPECT系统比PET系统要便 宜。由于光成像系统10比较昂贵，合并SPECT系统8和光成像系统 10提供了低成本的多模式成像选择。
在另一个实施例中，第二成像系统8包括一个超声波成像系统。 图9说明了根据本发明的一个实施例的超声波成像系统800。超声波 系统800包括一个探测器802、处理器804、探测器控制器806、存储 器808和显示器810。
超声波系统800使用探测器802在样本610中发送高频(例如1 到5兆赫兹)声音脉冲。探测器802生成穿过样本610并碰到组织间 的边界(如流体与软组织，软组织和骨头之间)的声波。一些声波反 射回探测器802，而其它的继续穿行，直到它们到达另一个边界并被 反射。探测器802检测反射波，并将相应的信号中继给处理器804。 探测器802的形状确定了它的投影区域，而发射的声波的频率一般确 定声波可以渗透多深，以及图像数据的解析度。在一个实施例中，探 测器802使用压电效应生成并接收声波。例如，探测器802可以包括 一个或多个晶体元件，在多元件探测器中，每个晶体可以包括它自己 的电路。多元件探测器802使得超声波束可以通过改变每个元件的脉 冲定时而“操纵”。除了可以穿过样本610表面而移动的探测器802外， 某些探测器802使得通过样本610的开口(如直肠、食道)的插入可 以更靠近被检查的组织(如前列腺、胃)。
处理器804发送电流至确定声波发射的探测器802，并从探测器 802接收使用回波创建的电脉冲。处理器804使用组织中的声速(5005 英尺/秒或540米/秒)和每个回波返回的时间(一般处于百万分之 一秒的量级)，计算从探测器802到反射表面或边界(如组织或器官) 的距离。处理器804然后可以在显示器810上显示回波的距离和强度， 形成一个两维图像。处理器804还可以被包含在包括向探测器802供 电的电源的计算机系统中，该计算机系统包括任何放大器和信息处理 电子器件。处理器804还将处理的数据和/或图像存储在存储器808 中。
探测器控制器806改变探测器802发出的声波脉冲的幅度、频率 和持续时间。探测器控制器806还使得操作者可以设置和改变超声波 脉冲的频率和持续时间，以及系统800的扫描模式。显示器810输出 来自处理器804所提供的超声波数据的图像。存储器808可以包括一 个存储所获取的图像和用于系统800获取数据及重建2-D或3-D图像 的指令的磁盘存储设备(硬盘、软盘、CD)。
超声波系统800可以产生3-D空间信息。在此情况下，通过移动 探测器802跨越样本609的表面，或旋转插入的探测器，获得多个2-D 图像。然后两维数据被存储在存储器808中的软件合并以形成3-D图 像。某些超声波成像系统800提供的解剖和生理学结构的2-D或3-D 空间图像解析度低到30微米。另外，用户可以观看和分析多个任意的 平面，并执行体积测量，例如确定肿瘤体积。适用于与本发明一起使 用的超声波系统包括由加拿大多伦多的VisualSonics提供的Vevo 660。超声波系统800也比较便宜；合并超声波成像系统800和光成像 系统10也提供了一个低成本的多模式成像选择。
4.物体操纵系统
物体操纵系统在光成像系统10和第二成像系统8之间移动将要 被成像的物体。图6A说明了根据本发明的一个实施例的一个物体操 纵系统700。物体操纵系统700在光成像系统702的一个内腔720和 第二成像系统706的一个接收区域704之间移动物体701。
物体操纵系统700包括操作器708和一个可分离地与操作器708 连接的便携平台710。操作器708将便携平台710定位在光成像系统 702和第二成像系统706附近，并且可以在每一系统的成像或接收区 内提供便携平台710的精确定位和定向。如上所述，每一成像系统8 包括一个接收物体701的接收区，其也可以对应或包括该对象被成像 的区域，如一台MRI机的管状空腔303。此时，处理系统700将物体 701定位到该管状空腔303之内，并设置平台710和物体701的位置 以进行MRI成像。
操作器708可以包括任意数目的臂和接头，用于在两个成像系统 之间或之内移动、定位和定向便携平台710。例如，多个商业机器人 制造商提供了负重范围在1kg到大约20kg范围内的5到6个自由度 的控制器。一种适于与物体操纵系统700结合使用的机器人操纵器是 来自马萨诸塞州的比尔里卡的Bruker BioSpin的Denso Model VM。
如果第二成像系统706是一个设置在第二个房间中用于电磁目的 的MRI成像系统，操作器708也可以包括轨道714，以能够在房间之 间总体移动。一个自动轨道接口716沿轨道714延伸并连接在操作器 708的底臂718的下面。轨道接口716：a)允许操作器708大范围地移 动，如在房间之间移动；和b)为底臂718的第一旋转接头(或机器 人中的其它任意第一或底部连接)提供一个静态参考。计算机通过一 个或多个处理器进行控制，如上所述，可用于移动和定位操作器708 及自动轨道接口716。总的来说，操作器708和轨道714提供长距离 的整体移动并能够精确定位和定向便携平台710。
物体操纵系统700也可以用于在成像室712的内腔或另一成像系 统中精确定位物体701。图6B说明了根据本发明的一个实施例在一个 MRI接收区定位便携台的图6A所示操纵器。在该实施例中，操作器 708沿MRI成像系统706的圆柱形中央空腔的一个中心轴定位和定向 便携平台710。
便携平台710可分离地连接在操作器708的最后一个臂或连杆 上，在操作器708的定位期间支撑物体701。平台710一般指任意支 撑物体701的平面或便携桌。在一个实施例中，同一平台710在每个 成像系统中在成像系统之间移动期间支撑物体701。便携平台710可 以包括一个用于多成像系统的专门的机器人末端执行器。物体701置 于便携平台710上并由物体操纵系统700定位-基本不需要在成像系 统间移动。因此，物体操纵系统700可以在成像室712的内腔720中 插入并定位平台710，从该内腔720中移出平台710，将平台710转移 到第二成像室706的接收区域704，并在接收区域704中定位平台710 -完全不需要干扰物体701。这对于保持每个成像系统的定位准确度 或保持一个哺乳动物样本701的麻醉状态特别有利。平台710包括由 一个由非金属圈支撑的基本上透明的网孔桌或线阵列(如钓丝)，以 不影响MRI系统300的成像，以及平台710或光成像系统10。
为了便于位置的准确及物体在两个成像系统间的参照，便携平台 710包括一个位置可由光成像系统10检测的光基准和一个位置可由第 二成像系统8检测的第二基准。固定栓及其它可靠的工具也可以用来 提供空间参考信息。这些栓和工具可以标以增加每一成像系统的检测 能力的项目。也就是说，这些标记在测试时可进行光学检测并同物体 701区分开。舷窗、十字、条形码、已知的多边形等，在便携平台710 上具有一个已知的位置的都适合作为光成像系统10的位置参考。第二 参考的标记取决于第二成像系统8的类型。例如发光二极管标记适用 于X射线系统。一个MRI系统可以参考一个具有氢源或其它已知密 度的不同材料的定位栓。在一个优选实施例中，该光成像系统10可检 测的参考位置和第二成像系统8可检测的参考位置包括平台710上的 同一位置。
物体操纵系统700也非常适合定位光成像系统704的内腔中的物 体701。参考图6D，室712的外壁744包括一个孔742，以使得平台 710可以进入内部室720。光成像室702可用于使内腔720与成像室 702外部的空间之间充分光隔离。为了适应光成像系统中的光隔离的 需要，物体操纵系统700、光成像室702、或者这二者可进行特别的适 应性改变，如在成像室702中使用光密封材料和其它保持低光等级的 部分。在一个实施例中，光处理系统700和成像室702包括一个辅助 的圆形光密封材料以在成像室712的内腔720和室712的外部空间之 间提供一种充分的光隔离垒，而便携台710位于内腔720之内。当成 像系统10不使用时可以用一个塞子密封孔742。没有这个塞子，操作 器708可以通过该孔742接近内腔720。
图6C示出了根据本发明的一个实施例当操作器708在内腔720 内定位便携平台710时设置的一个光密封口761。壁750围绕孔742 的四周延伸，向外并垂直于壁744。壁750包括一个远边部分，当操 作器708在内腔720中定位便携平台710时，这个远边部分基本与操 作器708上的一个后壁770相邻。
成像室712的壁748和750与操作器708的壁764和766一起形 成一个捕获空间774，其围绕孔742的圆周延伸。这种情况下，捕获 空间774具有一个矩形横截区，由壁748和750形成的顶点A正对着 由壁764和766形成的顶点B。操纵器上的壁766，764和770与光成 像壁748和750一起确定了一个捕获空间722。
在捕获空间772内，压缩材料762附在操作器708的壁764上。 压缩材料762阻止来自周围房间的光穿透进入到内腔720。当操作器 708在内腔720中定位便携平台710时，压缩材料762产生充分的“光 隔离”密封。压缩材料762从而减少了当操作器708在内腔720中定位 便携平台710时进入到空腔720的外部光线量。在一个实施例中，当 操作器708在内腔720中定位便携平台710时，环形壁770基本上沿 压缩材料762的第一侧763a压缩该压缩材料762，壁748基本上沿另 一侧763b压缩该压缩材料762。压缩材料762包括一种不透明的、最 好是黑色的并且有弹性可变形的材料。
操作器708包括一个前壁764、一个侧壁766和一个第二壁段768。 环状后壁770附在操作器708所包含的环状壁764的一个内表面上， 以利于光成像室的密封。在一个特定实施例中，操作器708的环状壁 770具有一个当操作器708在内部孔腔720中定位便携平台710时围 绕孔742延伸的壁部分771。在另一实施例中，该壁部分771在其中 由主体前壁748啮合的第二侧部分763和操作器708的环形壁770啮 合的压缩材料762的第一侧部分763a之间啮合压缩材料762的第四侧 部分763d的方向上，向主体前壁748延伸。
图6E说明了根据本发明的另一实施例的光隔离封口61d。该光 隔离密封口61d包括分别位于两个通道77a和77b内的两个压缩材料 62d和62e。通道壁78和79都从操作器708上延伸，形成通道77a。 通道77b由大体上平行的通道壁50a和50b构成，这两个壁都从室12 的前壁48处并基本上围绕孔91延伸。这种情况下，当操作器708在 空腔44中插入台310时，通道壁79被容纳在通道77b中。这样，通 道壁79啮合第二压缩材料62e以使得从主体14的外面进入到第二通 道77b的光被第二压缩材料62e拦截。
材料62d和62e分别只填充通道77a和77b的一部分。在一个实 施例中，材料62d和62e最多填充从壁70和48测量的通道75深度的 3/4左右。在另一实施例中，材料62d和62e填充该通道深度的最多 1/2左右。在一个特定实施例中，材料62d和62e填充该通道深度的 最多1/4左右。因此，当操作器708在空腔44中插入台310时，互 相啮合的壁50a和50b及通道壁78和79相对它们各自的深度基本上 是重叠的。任何企图穿透光垒的光在能够从周围房间进入内腔之前需 要至少六次光角度改变(包括通过压缩材料62d和62e的四次)。
光隔离密封口61d还包括当操作器708在空腔44中插入台310 时从操作器708向着前壁48向外延伸的操纵器侧壁66。此时，操纵 器侧壁66周边位于外面，并大体上平行于通道壁78和79及互相啮合 的前壁50。当操作器708在空腔44中插入台310时，操作器708还 包括一个第二壁段68，它从侧壁66开始延伸，并基本上位于前壁48 附近。如图所示，第二壁段68在相对互相啮合的前壁50和通道壁78 和79的向内的方向上延伸。
图6D说明了在光成像室712的内腔720内定位便携平台710的 操作器708。此时，操作器708在光成像室712的内腔720内的两个 方向上移动便携平台710和其上的物体701。更具体的说，操作器708 相对于室712中的照相机或公共的观察基准以环形的轨迹移动便携平 台710。由于该物体可以可变地和多样地位于室712内，因此光传输 设备711从物体向与安装在侧面的照相机20相关的公共基准传输发射 或反射的光。在一个实施例中，光传输设备711包括一个镜713，它 相对于公共基准与平台710一起转动，以达到总是面对物体701并将 来自平台710上的目标的光沿着公共基准反射至固定的照相机20。这 使得物体的光图像，或其中的一部分，被照相机从成像室12内的不同 的视觉、角度和位置捕获，而无需重新定位平台710上的物体701或 移动照相机20。
为了便于这样的移动，成像室710的一个外壁740包括a)一个具 有一个接收便携平台710的孔742的可移动的接口，b)一个置于外壁 740和可移动接口的壁742之间的第一圆轴承741；和c)允许在壁742 和物体操纵系统708之间旋转的第二圆轴承。而且，圆轴承741和743 能够反方向自由旋转-排除平台710和室712之间的任何相对旋转- 并允许平台710在一个轨道路径上移动期间保持水平。
便携平台710允许由多个成像系统8和10完成成像，而不打扰 物体701。对于一个动物701，翻转动物观察动物的腹部导致动物内部 器官位置的严重移位，这将影响观察。每个系统8和10的成像及系统 间的传输可能需要很多时间。得到一个发光图像表示也可能需要更长 的周期进行图像捕获，如几分钟。为了防止在成像期间活体样本的移 动，物体操纵系统700可能包括一个麻醉输送系统，向出口输送麻醉 气体给一个或多个活体样本。该麻醉输送系统对于在成像系统间传输 麻醉活体样本也是有用的。一个示例性的适用于与本发明一起使用的 麻醉输送系统和气体输送系统在共同拥有的未决美国专利NO. 10/081040(代理机构卷号为XENOP008)，标题为“多输出麻醉系统”， 申请人为Richard George Dalgetty等，申请日为2002年2月20日中 进行了描述。
这里描述的成像技术是和适用的处理器或基于计算机的装置一 起实现的。参考图7，一个示意性计算机系统350包括一个中央处理 器(CPU)352、只读存储器(ROM)354、随机存取存储器(RAM) 356、扩展RAM 358、输入/输出(I/O)电路360、显示部件362、 输入设备364和扩展总线366。计算机系统350还可选地包括一个大 容量存储单元368，例如一个硬盘驱动单元或非易失存储器如闪存， 和一个实时时钟360。大容量存储器368可包括使用可移动计算机可 读介质的单元，例如软盘、光磁介质、光介质等用于存储程序和数据 的介质。
CPU 352最好是一个商用微处理器，如Intel(包括PentiumTM) 或Motorola系列的芯片，精简指令集计算机(RISC)芯片，如从 Motorola公司可得到的PowerPCTM微处理器，或任何其它适用处理 器中的任何一个。CPU 352被通过数据总线372、控制总线374和地 址总线376连接至ROM 354。ROM 354可部分地包含用于计算机系 统350的基本操作系统。CPU 352还被通过总线372、374和376连接 至RAM 356，使得可以将RAM 356用作高速暂存存储器。扩展RAM  358被可选地连接至RAM 356以被CPU 352使用。CPU 352还被通 过数据总线372、控制总线374和地址总线376连接至I/O电路360， 以可以与外围设备进行数据传输。
通过合适的I/O输入，CPU 352与光成像系统10逻辑相连，与 第二成像系统8逻辑相连，并与物体操纵系统6逻辑相连。CPU 352 根据存储的指令操作，以将第二成像系统8提供的空间信息与光成像 系统10提供的信息相合并。ROM 354可存储图像处理指令。ROM 354 还可以存储协议，用以根据多模式成像系统需要的定位，控制物体操 纵系统6，例如存储根据用于成像的定位指令命令机器人移动的专用 机器人控制命令。
I/O电路360一般包括大量锁存器、寄存器和直接存储器访问 (DMA)控制器。I/O电路360的目的是提供一个CPU 352与这些外 围设备，如成像系统8和10中的显示部件362、输入设备364、大容 量存储器368、和/或任何其它I/O设备之间的接口。I/O电路360还 可以包括模数(A/D)转换器、数模(D/A)转换器、以及其它用于控 制和接收来自I/O设备的反馈数据的控制电路。计算机系统350的显 示部件362是用于显示物体和数据的其他可视表示的输出设备。
显示部件362的屏幕可以是一个使用阴极射线管(CRT)、液晶 显示(LCD)等的、其类型可从大量制造商处获得的设备。输入设备 364可以是键盘、鼠标、与位置感应显示器一起工作的指示笔等。可 选地输入设备364可以是由“有源”RF指示笔激活的嵌入式RF数字转 换器。作为另一个选项，输入设备364可以是能够将测试体的响应传 给计算机系统350的任何类型的开关。因此，如文中所使用的术语“输 入设备”是指任何能够与输入数据和/或在计算机显示器的屏幕上指 示特定位置的机制或设备。可以为控制计算机350提供一个或多个输 入设备，以从测试体接收响应。上述输入设备可以从各种厂家获得， 并且在本领域总所周知。
某些类型的大容量存储器368被普遍认为是所希望采用的。但是， 可以通过提供足够数量的RAM 356和扩展RAM 358以存储用户应用 程序和数据，从而省去大容量存储器368。在该情况下，可以可选地 为RAM 356和358提供备份电池以防止当计算机系统350关闭时数 据丢失。但是，通常期望具有某些类型的长期大容量存储器368，如 商用硬盘驱动器、非易失存储器，如闪存，电池支持的RAM、PC数 据卡等。
不管计算机系统350的配置如何，它可以使用一个或多个被配置 以存储用于机器人控制、获取光源的三维表示、以及这里描述的本发 明的其它成像功能的程序指令的存储器或存储器模块。这种存储器还 可以被配置以存储数据结构、成像数据或其它文中描述的特定非程序 信息。应该记住，尽管这里在某些细节上讨论了计算机系统350以便 利描述，但可以使用各种适合的计算机实现技术来实施本发明。一般 说来，任何适合的计算机系统都可以被用来获取位于样本内部的光源 的三维表示。
因为信息和程序指令可以被用来实现这里所述的系统/方法，本 发明涉及计算机可读介质，其中介质包括用于执行文中所述的各种操 作的程序指令、状态信息等。计算机可读介质的例子包括(但并不限 于)磁介质，如硬盘、软盘和磁带，光介质，如CD-ROM盘，磁光 介质，如光磁软盘，和特别配置的用以存储和执行程序指令的硬件设 备，如只读存储器设备(ROM)和随机存取存储器(RAM)。程序 指令的例子包括，机器代码，如由编译器产生，和包含由计算机使用 解释器而执行的高级代码的文件。
图8说明了一个根据本发明的一个实施例，用于获取物体的多种 类型的图像数据处理流程900。根据本发明的过程可以包括文中未描 述或说明的用以不混淆本发明的多个额外步骤。
处理流程900通过当物体位于光成像系统的内腔中时，捕获从物 体内部的光源发出的光数据而开始(902)。对于成像系统10，表面 光发射数据包含在由照相机20捕获的图像中。图像包括表面的一个或 多个部分上的光发射的测量集。在一个实施例中，样本的多个图像从 相对于照相机的样本的多个视图中获得。在此情况下，每个图像提供 了来自样本的表面光发射的不同的两维视图。可以拍摄多个图像以从 多个角度提供额外数据。
然后，处理流程900通过当物体位于第二程成像系统的接收区时， 获取物体的内部部分的成像数据而继续(904)。当第二成像系统是一 个核磁共振成像系统时，获得的成像数据包括使用核磁共振成像磁体 接收的成像数据。对于计算机X射线断层成像系统，获得的成像数据 一般包括使用一系列检测从物体发出的X射线的X射线传感器接收的 成像数据。
应该理解，光成像或第二成像系统中的成像的出现没有顺序。不 管先使用哪一个成像系统，物体在光成像系统的内腔和第二成像系统 的接收区之间被转移(906)。在一个实施例中，在实际上在物体所放 置的便携式平台上不移动物体的情况下，发生转移。转换还可以包括 当便携式平台位于光成像室的内腔中时，使用包括在物体操纵系统中 的光密封口来密封光成像室。
处理流程900还可以合并每个成像系统的数据。例如，可以使用 软件和用户输入来合并核磁共振成像系统提供的空间数据和光成像系 统提供的功能数据。在某些情况下，软件可以合并MRI或计算机X 射线断层造影系统提供的三维空间信息和光成像系统提供的三维功能 信息。
可以使用3-D光重建技术来重建从样本表面发出的光数据。重建 技术使用提供了样本的几何形状信息和来自样本表面的光发射的空间 分布的数据。这种可能包含的数据包括：a)样本表面的图像表示(例 如来自第二系统8)，和b)至少一部分表面上的光发射的一组测量(如 图像)。用于此数据的一种格式包括：(1)确定了样本表面的图像表面 表示，(2)来自样本表面的一组光发射图像，(3)一组确定了样本和每个 图像间的空间关系的参数。然后，3-D光重建包括将表面光图像数据 转换成物体表面内部的光数据，以获得内部光源的三维图像表示。这 可包括创建一组物体内的体积单元。
还可以通过第二成像系统或结构化光技术来获得表面图像表示。 例如，计算机X射线断层成像系统8提供的三维空间信息，可以用于 构建表面图像表示。为了便于光的3-D光重建，表面图像表示被分为 表面单元或一个适用的近似于样本的实际表面的表面网格。例如，表 面网格可以由一组连接的多边形来定义，其中每个多边形是一个表面 单元。表面单元的数目根据物体的大小和预期的解析精度而变。通过 增加表面单元的数目，通常可以提高表面图像表示的精度。
尽管本发明通过多个优选实施例的形式进行了描述，但是有各种 变换、改变和等价物，它们均落入本发明的范围之内，处于简要的目 的而被忽略。例如，尽管希望成像室12能够以物体的多个选项进入内 腔44，但应该理解，本发明还包括仅一种形式的进入(例如，手工进 入或自动进入，而非两者同时)。因此本发明的范围应该参考附属权 利要求书而确定。