分辨率至少为50ΜM在体多模成像检测系统.pdf

分辨率至少为50μm的多模在体成像系统属于在体检测技术领域，其特征在于，包括一个PET核素成像单元、一个X射线成像单元、一个CT成像单元、一个放置测试样本的旋转载物平台，一个多轴运动控制器，一个多通道信号采集处理器，一个连接多轴运动控制器和多通道信号采集处理器的计算机，以及一个多模融合在体成像的图像处理显示软件。与国际上其他在体成像检测仪器相比，本发明具有高分辨率、多模融合和360度全景扫描成像等特点，而且其结构灵巧，成本低廉，可以广泛应用于包括人体医学影像、小动物分子成像检测在内的在体成像应用中。

权利要求书分辨率至少为50μm的多模在体成像检测系统，其特征在于，包含一个放置测试样本的旋转载物平台，一个多通道信号采集处理器，一个多轴运动控制器，一台计算机，一个CT成像单元，一个PET核素成像单元以及一个X射线成像单元，所述的PET核素成像单元、CT成像单元和X射线成像单元的排布以旋转载物平台中的测试样本为中心，分布在四周，其中：
旋转载物平台，包含一个旋转电机，一个旋转载物台底座，一个旋转载物台温控板，一个升降电机与升降机构，一个开有麻醉气体通入口的麻醉气体罩及一个测试样本，能在360度范围内作精密旋转运动并具有上下升降功能，旋转定位精度0.1度，升降定位精度5微米，其中：
测试样本，包括小动物，模式生物，或其他有生命和无生命的被测对象，放置在旋转载物台温控板上，
旋转电机，在旋转载物台底座的下方，与旋转载物台底座同轴转动连接，
旋转载物台温控板，固定在旋转载物台底座的上方，或安装在旋转载物台底座的下方，这时测试样本是放置在旋转载物台底座上，
升降机构，安装在旋转载物台底座的侧面，通过滑块与升降电机上的丝杠连接，并通过滑块与旋转载物台底座侧面连接，由升降电机驱动旋转载物台底座上下移动；
PET核素成像单元，包含有2个PET核素成像探测器，以测试样本为中心对称分布在旋转载物平台两边，所述PET核素成像探测器由光子晶体、光纤光锤或透镜光导、面CCD探测器按照光子晶体→光纤光锤或透镜光导→面CCD探测器的顺序组成；
CT成像单元，包含有第一个X射线成像探测器和第一个X射线源，以测试样本为中心对称分布在旋转载物平台两边，所述第1个X射线成像探测器由X射线可见光转换材料涂层板、光纤光锤和面CCD探测器按照X射线可见光转换材料涂层板→光纤光锤→面CCD探测器的顺序组成；
X射线成像单元，包含有第二个X射线成像探测器和第二个X射线源，以测试样本为中心对称分布在旋转载物平台两边，所述第2个X射线成像探测器由X射线可见光转换材料涂层板、透镜光导和面CCD探测器按照X射线可见光转换材料涂层板→透镜光导→面CCD探测器的顺序组成；
多通道信号采集处理器，设有2个PET信号采集通道，分别与所述2个PET核素成像探测器的信号输出端相连，还设有2个X射线信号采集通道，分别与所述2个X射线成像探测器的信号输出端相连，还设有1个与计算机相连的信号输出通道，将从2个PET信号采集通道和2个X射线信号采集通道获得的信号输入计算机，多通道信号采集处理器至少具有对采集信号进行滤波、放大的功能；
多轴运动控制器，通过一条信号线与计算机相连，接受计算机的运动控制指令，分别对所述旋转电机、升降电机和2个X射线源进行控制；
计算机，内安装有多模融合在体成像图像处理显示软件，包括PET核素放射图像重构软件模块，CT图像重构软件模块，X射线平面投影成像软件模块，图像融合分析处理模块和图像显示模块，其中：
PET核素放射图像重构软件模块，根据旋转载物平台的不同角度位置，对PET核素探测器采集的测试样本信号进行重建，生成三维核素放射图像，
CT图像重构软件模块，根据旋转载物平台的不同角度位置，对CT成像探测器采集的测试样本图像切片进行重建，生成三维CT图像，
X射线平面投影成像软件模块，根据旋转载物平台的不同角度位置，对X射线成像探测器采集的X射线透视图像进行重建，生成三维X射线透视图像，
图像融合分析处理模块，实现对每一角度位置的CT切片图像、PET核素放射图像和X射线透视图像进行分析处理和三维重建，生成三维PET、CT和X射线融合图像，
图像显示模块，实现对CT图像、PET核素放射图像和X射线图像单独显示、任意两模融合宣染后显示和三模融合宣染后显示；
计算机内，还安装有对多轴运动控制器的运动控制指令发送与控制反馈应答的控制管理软件。
根据权利要求1所述的一种分辨率至少为50μm的多模在体成像检测系统，其特征在于，采用光纤光锤或透镜光导进行精细空间分割，将X光透视、CT和PET的在体成像分辨率提高到50微米或更高分辨率，49微米→1微米。
根据权利要求1或2所述的一种分辨率至少为50μm的多模在体成像检测系统，其特征在于，所述光纤光锤由至少10根光纤组成，光纤光锤两端直径具有大于等于5：1的高变倍比例，光纤种类可以是石英光纤或玻璃光纤或液芯光纤，光纤之间进行密光隔离，防止光串扰。
根据权利要求1或2或3所述的一种分辨率至少为50μm的多模在体成像检测系统，其特征在于，所述光纤光锤的高变倍比例≥5:1，是一次拉制成型，或采用低变倍比例<5:1的光纤光锤多级耦合串连实现，光纤光锤具有高变倍比例成像功能，光锤两端面分别对应物面和成像面。
根据权利要求1或2所述的一种分辨率至少为50μm的多模在体成像检测系统，其特征在于，所述透镜光导实现大于等于5：1的高变倍比例光束变换，透镜光导是单个透镜或非球面镜或由多个镜片或非球面镜组合的透镜组。
根据权利要求1所述的一种分辨率至少为50μm的多模在体成像检测系统，其特征在于所述的光子晶体采用BGO、LYSO、NaI、LSO和GSO或其他可以将高能射线转换成可见光的材料，制作成片状，两面抛光；
所述的光子晶体还采用在石英玻璃，或普通光学玻璃或玻璃钢平板，或光纤面板上镀能将高能射线转换成可见光的材料来替代，镀膜材料可以是BGO、LYSO、NaI、LSO和GSO或其他将高能射线转换成可见光的材料中的任何一种。
根据权利要求1所述的一种分辨率至少为50μm的多模在体成像检测系统，其特征在于，所述的X射线可见光转换材料涂层板通过在石英玻璃，或普通光学玻璃或玻璃钢平板，或光纤面板上镀能将X射线转换成可见光的材料来实现，镀膜材料是碘化铯、碘化钠或其他可以将X射线转换成可见光的材料中的任何一种。
根据权利要求1所述的一种分辨率至少为50μm的多模在体成像检测系统，其特征在于，所述PET核素成像探测器和X射线成像探测器中，相同物面与成像面位置的光纤光锤和透镜光导直接互换使用，对于不同物面与成像面位置的光纤光锤和透镜光导通过调整光子晶体或X射线可见光转换材料涂层板与面CCD探测器的位置进行互换使用，同样实现50微米或更高分辨率的X光透视、CT和PET在体成像。
根据权利要求1所述的一种至少为50μm的多模在体成像检测系统，其特征在于，PET核素成像、CT成像、X射线成像通过旋转载物平台的精密旋转运动控制，实现360度全景成像，获得任意角度的平面图像、断层图像和三维重建图像，无视场死角；
所述的PET核素成像只需要使用一组双极对称探测器，通过旋转载物平台的精密旋转运动，实现测试样本的360度全景PET三维成像；
所述的CT成像只需要使用1个X射线成像探测器和一个X射线源，通过旋转载物平台的精密旋转运动，实现测试样本的360度全景CT三维成像；
所述的X射线成像只需要使用1个X射线成像探测器和一个X射线源，通过旋转载物平台的精密旋转运动，实现测试样本的360度全景X射线透视三维成像。

说明书分辨率至少为50μm在体多模成像检测系统
技术领域
本发明涉及在体成像检测技术与科学仪器装置结构，特别是提供一种结构灵巧，成本低廉，检测分辨率显著高于现有影像技术与数字X光机、CT、PET医疗影像设备的高分辨率在体成像系统结构。 
背景技术
在体分子影像是医学系统生物学研究中的关键环节，是从分子细胞水平检测向临床应用转化的中间桥梁。常规临床医学在体成像检测技术包括数字X光透视、CT（Computed Tomography，计算机断层成像）、PET（PositronEmissionTomography，正电子发射断层成像）、MRI（Magnetic Resnane Iamge，磁共振成像）等，这些仪器不仅价格昂贵，几百万元→几千万元不等，而且，在检测分辨率、灵敏度等方面还存在较大的缺陷，达不到少数细胞和分子水平的检测要求。如，目前临床医疗数字X光透视和CT检测的分辨率均在100μm以上，常见基于平板探测器的分辨率有127μm、139μm、194μm等；在PET在体成像测量中，由于受晶体条制作工艺的限制，PET检测的分辨率目前最好的水平在1mm左右；在MRI在体成像测量中，由于受磁场强度和频率的限制，MRI检测的分辨率目前最好的水平也在1mm左右。光学在体成像以Xenogen公司的小动物在体可见光荧光检测仪器为代表，价格依然比较昂贵，200万→300万元左右，由于受组织散射的影响，检测分辨率随着组织深层散射影响而逐渐降低，也是在1mm左右，远不及光学显微成像的分辨率。常见在体分子影像的测试样本包括人体、小动物、模式生物（如线虫）等。 
随着在体成像检测技术的发展，尤其是应用于少数细胞和分子水平的疾病早期诊断检测，100μm以上分辨率的在体成像系统根本无法满足使用要求，非常有必要对现有数字X光透视、CT、PET、MRI以及光学在体成像方法等进行创新研究，提高其在体成像检测的分辨率。同时，可以发明新的旋转扫描探测结构代替常规CT、PET、MRI上采用的环形探测器结构，可以大幅度降低检测系统的硬件成本。 
图像融合（Image Fusion）是指将多源信道所采集到的关于同一目标的图像数据经过图像处理和计算机技术等，最大限度的提取各自信道中的有利信息，最后综合成高质量的图像，以提高图像信息的利用率、改善计算机解译精度和可靠性、提升原始图像的空间分辨率和光谱分辨率，利于监测。图像融合由低到高分为三个层次：数据级融合、特征级融合、决策级融合。 
数据级融合也称像素级融合，是指直接对检测传感器采集获得的数据进行处理而获 得融合图像的过程，它是高层次图像融合的基础，也是目前图像融合研究的重点之一。这种融合的优点是保持尽可能多的现场原始数据，提供其它融合层次所不能提供的细微信息。像素级融合中有空间域算法和变换域算法，空间域算法中又有多种融合规则方法，如逻辑滤波法，灰度加权平均法，对比调制法等；变换域中又有金字塔分解融合法，小波变换法。其中的小波变换是当前最重要，最常用的方法。 
在特征级融合中，保证不同图像包含信息的特征，如红外光对于对象热量的表征，可见光对于对象亮度的表征等等。决策级融合主要在于主观的要求，同样也有一些规则，如贝叶斯法，D‑S证据法和表决法等。 
融合算法常结合图像的平均值、熵值、标准偏差、平均梯度。平均梯度反映了图像中的微小细节反差与纹理变化特征，同时也反映了图像的清晰度。目前对图像融合存在两个问题：最佳小波基函数的选取和最佳小波分解层数的选取。图像融合技术在多源数据重建中广泛使用。 
发明内容
本发明的目的是提供一种X光透视、CT、PET多模信息融合的高分辨率在体成像系统，使X光透视、CT、PET的数字化空间成像检测分辨率达到50μm或更高的分辨率，结构灵巧，成本低廉，可以广泛应用于包括人体医学影像、小动物分子成像检测在内的在体成像应用中。 
本发明的特征在于，包含一种用于实现X光透视、CT和PET多模融合的高分辨率成像系统，由一个PET核素成像单元，一个X射线成像单元，一个CT成像单元，一个放置测试样本的旋转载物平台，一个多轴运动控制器，一个多通道信号采集处理器，一个连接多轴运动控制器和多通道处理器的计算机，以及一个多模融合在体成像的图像处理显示软件。以旋转载物平台中放置的测试样本（小动物）为中心，所述的PET核素成像单元、CT成像单元、X射线成像单元分布在该旋转载物平台的四周，共用一个多通道信号采集处理器。 
其中所述一种用于实现X光透视、CT和PET多模融合的高分辨率成像系统，采用光纤光锤或透镜光导进行精细空间分割处理，将X光透视、CT和PET的在体成像分辨率提高到50微米或更高分辨率。 
所述的光纤光锤由至少10根光纤加热拉制成锤状，光纤之间进行密光隔离，防止光串扰。光纤光锤可以通过高变倍比例（≥5:1）一次拉制成型，或采用低变倍比例（<5:1）光纤光锤多级耦合串连实现合成高变倍比例，最佳信息传输状态是相邻两级光锤耦合面所对应光纤的芯径满足整数倍对应关系，并且通过抛光耦合面并用环氧树脂胶合提高光信号传输耦合效率。光纤种类可以是石英光纤或玻璃光纤或液芯光纤。光纤光锤具有高变倍比例成像功能， 光纤光锤两端面分别对应物面（大头）和成像面（小头）。 
所述的透镜光导由一个或多个(≥2)镜片或非球面镜组成，能将光子晶体或X射线可见光转换材料涂层的光信号清晰成像在面CCD（Charge‑coupled Device，电荷耦合元件）探测器，并具有一定的光学滤波功能，消除杂散光串扰。透镜光导还具有高变倍比例（≥5:1）光束变换和成像功能，物面与成像面的位置相对固定，分别对应其输入端面和输出端面，满足大视场的面CCD成像探测需要。 
所述的PET核素成像单元、CT成像单元、X射线成像单元可以按照不同的应用要求进行分解成单个模式独立使用，或任意两种模式组合在一起使用实现双模信息融合成像，或三种模式组合在一起使用实现三模信息融合成像。 
所述的多模融合在体成像图像处理显示软件，包括PET核素放射图像重构软件模块，CT图像重构软件模块，X射线成像软件模块，图像融合分析处理模块和图像显示模块等。所述PET核素放射图像重构软件模块实现对放置测试样本的旋转载物平台的角度位置控制→在每一角度位置对PET核素探测器进行信号采集→将不同位置采集的PET核素放射图像进行重建，生成三维核素放射图像。所述CT图像重构软件模块实现对放置测试样本的旋转载物平台的角度位置控制→在每一角度位置对CT成像探测器进行信号采集→将不同位置采集的CT图像切片进行重建，生成三维CT图像。所述X射线成像软件模块实现对放置测试样本的旋转载物平台的角度位置控制→在每一角度位置对X射线成像探测器进行信号采集→将不同位置采集的X射线图像进行重建，生成三维X射线图像。所述图像融合分析处理模块实现对每一角度位置的CT图像、PET核素放射图像和X射线图像进行融合→分析处理→三维重建，生成三维PET、CT和X射线融合图像。所述图像显示模块实现对CT图像、PET核素放射图像和X射线图像单独显示→CT图像、PET核素放射图像和X射线图像任意两模融合，进行颜色宣染后显示→CT图像、PET核素放射图像和X射线图像三模融合，进行颜色宣染后显示。 
所述的多通道信号采集处理器，包含有2个或以上信号采集通道，兼有信号滤波、放大、对两个通道采集信号进行符合处理以及其它常规信号处理功能。 
所述的多轴运动控制器，包含有2个或以上电机的驱动控制功能，电机可以是步进电机或直流电机或侍服电机。 
所述旋转载物平台，包含一个旋转电机、一个升降电机、一个恒温控制板、一个带麻醉气体导入接口的麻醉气体罩以及一个测试样本，能在360度范围内做精密旋转运动，并具有升降功能，便于装卸测试样本，旋转定位精度≥0.1度，升降定位精度≥5微米；旋转载物平台可以装载多种测试样本，包括小动物，模式生物，或其他有生命和无生命的被测对象。 
所述的PET核素成像单元，由2个核素成像探测器、一个多通道信号采集处理器和一个核素放射图像重构软件模块构成，2个核素成像探测器对称分布在旋转载物平台两边。核素成像探测器的结构组合顺序是光子晶体→光纤光锤或透镜光导→面CCD探测器。光子晶体的材料可以采用BGO（BiGeO，锗酸铋）、LYSO（Lu1.9Y0.1SiO5∶Ce,硅酸镥）、NaI（碘化钠）、LSO（Lu2SiO5:Ce，掺铈硅酸镥）和GSO（Gd2SiO5:Ce，掺铈硅酸钆）或其他可以将高能射线转换成可见光的材料，制作成片状，两面抛光；光子晶体还可以采用在石英玻璃平板或光纤面板上镀高能射线转换成可见光的材料来替代。 
所述的CT成像单元，由1个X射线成像探测器、一个X射线源、一个多通道信号采集处理器和一个CT图像重构软件模块构成，X射线成像探测器与X射线源对称分布在旋转载物平台两边，X射线成像探测器的结构组合顺序是X射线可见光转换材料涂层板→光纤光锤或透镜光导→面CCD探测器。X射线可见光转换材料涂层板可以通过在石英玻璃平板或光纤面板上镀X射线转换成可见光的材料来实现，镀膜材料可以是碘化铯、碘化钠或其他可以将X射线转换成可见光的材料。 
所述的X射线成像单元，由1个X射线成像探测器、一个X射线源、一个多通道信号采集处理器和一个X射线平面投影成像软件模块构成，X射线成像探测器与X射线源对称分布在旋转载物平台两边，X射线成像探测器的结构组合顺序是X射线可见光转换材料涂层板→光纤光锤或透镜光导→面CCD探测器。 
本发明由于采取以上设计，具有以下优点： 
1、本发明提供了一种光纤光锤或透镜光导高变倍比例传光成像方法，使PET核素成像、X射线成像和CT成像的分辨率达到50um或更高，系统结构简单，实现容易。 
2、本发明中设置了一种多模混合的小动物在体成像检测系统装置结构，可以同时从核素（PET）成像、CT成像和X射线成像等多个模式进行复合检测，充分发挥他们各自的优势，得到一个完整、全面的在体分子影像图像，解决目前单模式检测分辨率不高、定位不准确、只能进行单一的结构成像或功能成像等技术难题。 
3、本发明中采用旋转载物平台的在体成像检测系统装置结构，与通常的固定载物平台成像检测方案相比，可以实现360度全景范围内的扫描成像，能够从不同角度或多个角度获得测试样本在体的平面图像、断层图像和三维重建图像，无视场死角。可以通过多个角度交叉定位获得样本体内发光组织或器官或细胞或基因蛋白分子的准确位置，解决单模式或单方向成像无法对漫射物体内部进行准确定位的技术难题。 
4、本发明中采用360度旋转扫描检测方法，PET核素成像只需要使用一组双极对称探测器就可实现测试样本的360度全景PET三维成像，CT成像也只需要使用1个X射线成像探测 器和一个X射线源就可实现测试样本的360度全景CT三维成像，X射线成像只需要使用1个X射线成像探测器和一个X射线源同样可以实现测试样本的360度全景X射线透视成像。 
附图说明
图1是本发明的高分辨率在体多模信息融合成像系统的结构示意图； 
图2是本发明的旋转平台的结构示意图； 
图3是本发明的光纤光锤传光PET成像探测的结构示意图； 
图4是本发明的透镜光导传光X射线成像探测的结构示意图； 
图5是本发明的多模融合在体成像图像处理显示软件的功能示意图。 
具体实施方式
为了实现X光透视、CT、PET多模信息融合的高分辨率在体成像，本发明发展了一种光纤光锤或透镜光导进行精细空间分割与局域变频滤波处理方法，并设计了一种高分辨率在体多模成像检测系统，将X光透视、CT和PET的在体成像分辨率提高到50微米或更高分辨率。 
本发明的高分辨率在体多模信息融合成像检测系统的实施例如图1所示，包含一个PET核素成像单元（11，12），一个X射线成像单元（14，15），一个CT成像单元（13，16），一个放置测试样本的旋转载物平台（00），一个多轴运动控制器（17），一个多通道信号采集处理器（18），一个连接多轴运动控制器和多通道处理器的计算机（19），以及一个安装在计算机上的多模融合在体成像的图像处理显示软件。以旋转载物平台中放置的测试样本（01）为中心，PET核素成像单元、CT成像单元、X射线成像单元分布在该旋转载物平台的四周（可以在同一个平面内，也可以不在同一个平面内），共用一个多通道信号采集处理器。麻醉气体罩（02）将与外界麻醉气体产生设备相连，提供适量的麻醉气体，保持活动物处于晕睡静止状态，便于成像检测实验。多模融合在体成像图像处理显示软件安装在计算机（19）上，软件主要功能包括PET核素放射图像重建软件模块、CT图像重建软件模块、X射线成像软件模块、图像融合分析处理模块和图像显示模块，可以自动接收多通道信号采集处理器（18）传输的图像，进行三维图像重建处理与图像融合显示。 
旋转载物平台（00）的组成结构实施例如图2所示，包含一个旋转载物台底座（03）、一个旋转载物台温控板（04）、一个旋转电机（05）、一个升降电机（06）和升降机构（07）、一个带麻醉气体通入口的麻醉气体罩（02）以及一个测试样本（01）。旋转载物平台（00）的旋转定位精度≥0.1度，升降定位精度≥5微米，升降运动行程范围0→500mm，恒温控制精度≥0.1度，温度可变化范围0→50度。测试样本（01）固定在旋转载物平台（00）的中心，能随旋转载物平台在360度范围内做精密旋转运动和升降运动。温控板可以安装在旋转载物 台底座的上方，也可以安装在旋转载物台底座的下方或侧面。旋转载物平台可以装载多种测试样本，包括小动物，模式生物，或其他有生命和无生命的被测对象。 
多轴运动控制器（17），包含有2个或以上电机的驱动控制功能，可以按照计算机（19）的控制指令操作管理旋转载物平台（00）的旋转运动或升降运动，电机可以是步进电机或直流电机或侍服电机或直线电机。多通道信号采集处理器（18）包含有2个或以上信号采集通道，兼有信号滤波、放大、对两个通道采集信号进行符合处理以及其它常规信号处理功能，能够对2个PET核素成像探测器（第1个为11，第2个为12）的信号进行符合处理，解析生成PET图像，还可以并行处理CT成像探测器（13）和X射线成像探测器（14）的图像，并快速上传给计算机（19）。 
PET核素成像单元，由2个核素成像探测器（第1个为11，第2个为12）、一个多通道信号采集处理器（18）和一个核素放射图像重构软件模块构成，2个核素成像探测器对称分布在旋转载物平台两边。在本发明的高分辨率在体多模成像检测系统的PET成像探测模式下，旋转载物平台中放置的测试样本（01）经过核素标记后产生高能射线，被正对的2个PET核素成像探测器（11，12）接收，由一个多通道信号采集处理器（18）进行符合处理后输入计算机（19），最后由计算机上的核素放射图像重构软件模块重建成三维图像。PET核素成像探测器的组成结构实施例如图3所示，包括一个光子晶体（21）、一个光纤光锤（22）和一个面CCD探测器（23），结构组合顺序是光子晶体（21）→光纤光锤（22）→面CCD探测器（23）。光子晶体将测试样本发出的高能射线转换成荧光，然后由光纤光锤进行高比例（5：1倍或以上）压缩，并成像在面CCD探测器上，面CCD探测器进行光电转换成模拟或数字信号，传输给多通道信号采集处理器，最后由计算机重建成三维图像。光子晶体可以采用BGO、LYSO、NaI、LSO和GSO或其他可以将高能射线转换成可见光的材料，制作成片状，两面抛光；还能采用在石英玻璃平板或光纤面板上镀高能射线转换成可见光的材料来替代。 
CT成像单元，包括第1个X射线成像探测器（13）、第1个X射线源（16）、一个多通道信号采集处理器（18）和一个CT图像重构软件模块构成，X射线成像探测器（13）与X射线源（16）对称分布在旋转载物平台两边。在本发明的高分辨率在体多模成像检测系统的CT成像探测模式下，X射线源（16）产生的X射线照射旋转载物平台中放置的测试样本（01），将测试样本（01）的透视图像投射在X射线探测器（13）上，通过X射线探测器（13）转换为模拟或数字信号，由多通道信号采集处理器（18）处理后输入计算机（19），最后由计算机上的CT图像重构软件模块重建成三维图像。X射线探测器的组成结构如图4所示，结构组合顺序是X射线可见光转换材料涂层板（31）→透镜光导（32）→面CCD探测器（33）。X射线可见光转换材料涂层板可以通过在石英玻璃（或普通光学玻璃或玻璃钢）平板或光纤面板上 镀X射线转换成可见光的材料来实现，镀膜材料可以是碘化铯、碘化钠或其他可以将X射线转换成可见光的材料。 
X射线成像单元，包括第2个X射线成像探测器（14）、第2个X射线源（15）、一个多通道信号采集处理器（18）和一个X射线成像软件模块构成，X射线成像探测器（14）与X射线源（15）对称分布在旋转载物平台两边。在本发明的高分辨率在体多模成像检测系统的X射线成像探测模式下，X射线源（15）产生的X射线照射旋转载物平台中放置的测试样本（01），将测试样本（01）的透视图像投射在X射线探测器（14）上，通过X射线探测器（14）转换为模拟或数字信号，由多通道信号采集处理器（18）处理后输入计算机（19），最后由计算机上的X射线成像软件模块重建成X射线透视图像。X射线探测器的组成结构实施例如图4所示，结构组合顺序是X射线可见光转换材料涂层板（31）→透镜光导（32）→面CCD探测器（33）。 
在本发明的高分辨率在体多模成像检测系统中，PET核素成像单元、CT成像单元、X射线成像单元可以按照不同的应用要求进行分解成单个模式独立使用，或任意两种模式组合在一起使用实现双模信息融合成像，或三种模式组合在一起并行使用实现三模信息融合成像。 
在本发明的高分辨率在体多模成像检测系统中，发展了一种实现X光透视、CT和PET多模融合的高分辨率成像方法，采用光纤光锤或透镜光导进行精细空间分割与局域变频滤波处理，将X光透视、CT和PET的在体成像分辨率提高到50微米或更高分辨率（≥5微米）。如实施例之一，采用芯径15μm光纤，对应像素尺寸为6.45μm×6.45μm的2/3英寸面CCD探测器，经过6.98:1倍光纤光锤变换，可以实现45μm分辨率的在体成像；实施例之二，采用芯径5μm光纤，对应像素尺寸为0.8μm×0.8μm的面CCD探测器，经过6.25:1倍光纤光锤变换，可以实现5μm分辨率的在体成像；实施例之三，采用透镜光导，设计透镜光导的物方分辨率≥50微米，经过7.75:1倍比例变换，就可以在对应像素尺寸为6.45μm×6.45μm的面CCD探测器上实现50μm分辨率在体成像；实施例之四，采用芯径12μm光纤，对应像素尺寸为1μm×1μm的面CCD探测器，经过12:1倍光纤光锤变换，可以实现12μm分辨率的在体成像；实施例之五，采用芯径100μm光纤，对应像素尺寸为1μm×1μm的面CCD探测器，经过100:1倍光纤光锤变换，可以实现100μm分辨率的在体成像。还可以根据实际应用需要，调整光纤的芯径或透镜光导的物方分辨率（1000μm→1μm）、压缩变倍比例（100:1→5:1），实现在1000μm→1μm范围内任意分辨率的X光透视、CT和PET的单模、双模和三模融合在体成像。 
光纤光锤（22），由多根(≥2)光纤加热拉制成圆台状或棱台状，光纤之间进行密光隔离，防止光串扰。光纤光锤可以通过高变倍比例（≥5:1）一次拉制成型，也可以采用低变倍比例 （<5:1）光纤光锤多级耦合串连实现合成高变倍比例，光纤光锤多级耦合串连的最佳信息传输状态是相邻两级光纤光锤耦合面所对应光纤的芯径满足整数倍对应关系，通过抛光耦合面并用环氧树脂胶合提高光信号传输耦合效率；如果放宽要求，光纤光锤多级耦合串连的相邻两级光纤光锤耦合面所对应光纤的芯径也可以是非整数倍对应关系，这样，成像分辨率或图像清晰度会有所下降。光纤种类可以是石英光纤或玻璃光纤或液芯光纤。光纤光锤具有高变倍比例成像功能，光纤光锤两端面分别对应物面和成像面，能将光子晶体（21）产生的光信号清晰成像在面CCD探测器（23）上，如图3所示。 
透镜光导（32），由一个或多个(≥2)镜片或非球面镜组成，并具有一定的光学滤波功能，消除杂散光串扰。透镜光导还具有高变倍比例（≥5:1）光束变换和成像功能，物面与成像面的位置相对固定，分别对应其输入端面和输出端面，满足大视场面CCD成像探测需要，能将X射线可见光转换材料涂层（31）的光信号清晰成像在面CCD探测器（33）上，如图4所示。 
多模融合在体成像图像处理显示软件安装在计算机（19）上，包括PET核素放射图像重构软件模块，CT图像重构软件模块，X射线成像软件模块，图像融合分析处理模块和图像显示模块等。软件工作流程如图5所示，计算机向多轴运动控制器（17）发出控制指令，旋转载物平台（00）根据指令调整测试样本（01）的升降位置和旋转角度位置；然后，计算机向多通道信号采集处理器（18）发出信号采集指令，多通道信号采集处理器（18）根据指令要求，控制PET核素成像单元（11，12）、X射线成像单元（14，15）和CT成像单元（13，16）进行信号采集，并上传给计算机；最后，由计算机根据应用要求，进行数字图象处理与三维重建，并对图像进行显示。 
在X光透视、CT和PET的在体成像中，相同物面与成像面位置的光纤光锤和透镜光导可以直接互换使用，对于不同物面与成像面位置的光纤光锤和透镜光导可以通过调整光子晶体或X射线可见光转换材料涂层板与面CCD探测器的位置来进行互换使用，同样实现50微米或更高分辨率的X光透视、CT和PET在体成像。在图2实施例的旋转载物平台中，还可以增加多轴(≥2)扫描运动功能，实现自由定位测试样本的感兴区域。 
在本发明的高分辨率多模在体成像检测系统中，PET核素成像、CT成像、X射线成像可以通过旋转载物平台的精密旋转运动控制，实现360度全景成像，获得任意角度的平面图像、断层图像和三维重建图像，无视场死角。通过本发明的旋转扫描方法、光纤光锤或透镜光导的精细空间分割与局域变频滤波处理等创新工作，在PET核素成像检测模式中，只需要使用一组双极对称探测器，可以通过旋转载物平台的精密运动控制，实现测试样本的360度全景PET成像；在CT成像检测模式中同样也只需要使用1个X射线成像探测器和一个X射线源，可以通过旋转载物平台的精密运动控制，实现测试样本的360度全景CT成像；在X射线成 像检测模式中也只需要使用1个X射线成像探测器和一个X射线源，可以通过旋转载物平台的精密运动控制，实现测试样本的360度全景X射线透视成像；此外，CT成像检测模式和X射线成像检测模式可以合二为一，使用同一组硬件（1个X射线成像探测器和一个X射线源），只需要切换不同的软件模块就可以分别实现CT成像和X射线透视成像功能。 
本发明通过上面的设计，其可以达到的具体性能指标如下： 
<1>、可以实现测试样本的X光透视、CT和PET多模融合在体成像检测。 
<2>、可以实现360度全景范围的0.1度精细扫描成像检测，无视场死角。 
<3>、可以实现在体平面成像、断层成像和三维成像。 
<4>、可以实现50微米或更高分辨率的X光透视、CT和PET单模、双模和三模融合的高分辨率在体成像。 
<5>、系统的恒温控制精度≥0.1度，温度可变范围0→50度。 
<6>、还可以根据实际应用需要，调整光纤的芯径或透镜光导的物方成像分辨率、压缩变倍比例，实现在1000μm→1μm范围内任意分辨率的X光透视、CT和PET的单模、双模和三模融合在体成像。