一种自动化成像系统和方法

本发明涉及生物医学，更具体的说是涉及一种自动化成像系统和方法。背景技术：1、目前，随着科学技术的进步，特别是化学成像与生命科学、生物医学等学科的交叉融合，活体成像技术已经迅速成长为一个国际性的重要科学研究领域。活体成像技术的核心价值在于能够在不破坏生物体组织结构的前提下，实时、原位地获取生物分子层面的信息，因而在早期疾病诊断、预后评估以及治疗效果监控方面扮演着至关重要的角色。例如，肿瘤学研究利用活体成像技术可以实现对肿瘤生长和转移的长期跟踪，为癌症治疗策略提供科学依据；药物开发领域通过观测活体动物内药物的分布和代谢，使药效评价和药物安全性分析更加直观和准确。2、活体成像技术作为生物医学研究中的关键工具，尽管在实时获取生物分子层面信息方面发挥着重要作用，但其在实际应用中暴露出一系列问题。首先，现有技术中的活体成像系统往往缺乏智能化联动功能，导致在实验过程中需要人为频繁地调整成像焦距、控制升降平台等操作，这不仅增加了实验操作的复杂性，也容易引入人为误差，影响实验结果的准确性。其次，由于缺乏高效的协作互动机制，现有系统在进行长时间连续监测时，难以保持操作的连续性和稳定性，这直接降低了实验的可重复性。此外，人工操作的介入在实时监控需求强烈的实验中显得尤为不足，因为人工操作无法满足实验对时间精度和操作频率的高要求，从而增加了时间成本和人力资源的浪费。因此，现有活体成像技术在智能化、自动化方面的不足，严重制约了其在生物医学研究中的潜力发挥。技术实现思路1、有鉴于此，本发明提供了一种自动化成像系统和方法，以解决在活体成像相关的实验中人为因素干扰和破坏的难题，使得研究或者临床实验最接近真实病理现象。此外，本发明中的自动化成像系统能够实现智能联动，协作互动效率高，实验的稳定性和连续性得到提升。2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：3、一种自动化成像系统，包括：成像模块，所述成像模块被配置为对目标部位进行图像和/或信号采集，所述成像模块具有自适应成像模式选择机制；4、分析处理模块，所述分析处理模块接收来自所述成像模块的图像和/或信号，并对图像和/或信号进行转换和/或处理分析并输出；5、机械臂，所述机械臂被配置为与所述成像模块协同协同动作，并根据控制指令执行相应的操作；6、控制模块，所述控制模块中央集成控制算法，且所述控制模块被配置为与所述成像模块、所述分析处理模块、所述机械臂以有线和/或无线方式连接建立双向反馈通信机制，以向所述自动化成像系统的各模块发送控制指令；7、其中，所述成像模块包括活体荧光成像模块、超声/光声成像模块、介入光学成像模块中的至少一种，所述活体荧光模块、超声/光声成像模块、介入光学成像模块被配置为协同成像；8、其中，所述各模块间自适应协调，根据成像需求自动调整各模块工作状态。9、进一步地，所述自动化活体成像系统还包括监控模块，所述监控模块被配置用于对成像过程进行监测和/或对成像结果进行显示和/或对所述自动化成像系统进行照明和/或对所述目标部位进行测温；10、其中，所述监控模块与所述控制模块、所述分析处理模块建立通讯协议，用以完成对所述监控模块参数的调控和状态显示和/或对所述监控模块的调用和图像数据的拍摄、采集、存储和显示；11、所述监控模块包括监视相机、显示终端和可控照明灯，所述监视相机被配置具有红外测温功能。12、进一步地，所述自动化成像系统还包括辅助模块，所述辅助模块与所述控制模块通信，所述辅助模块包括箱体、以及放置在所述箱体内的面包板载物台、实验平台、麻醉组件和体温维持组件；所述箱体为暗箱；13、其中，所述面板板载物台用于承载所述实验台、机械臂和麻醉组件；14、所述实验台为升降式平台，且与所述控制模块连接，所述机械臂固定在所述面包板载物台上，且与所述控制模块连接；15、所述麻醉组件释放麻醉剂并将参数信息发送至所述控制模块，所述控制模块响应来自所述麻醉组件的反馈，优化麻醉组件的工作参数并发送控制指令；16、所述体温维持组件根据所述控制模块的控制指令调节所述目标部位的温度。17、进一步地，所述成像模块还包括多波长激光器和光纤光谱仪；所述多波长激光器为所述自动化成像系统提供不同波长的激发光，所述目标部位对所述激发光响应并发光以供所述光纤光谱仪采集；其中，所述控制模块的中央集成算法控制所述多波长激光器和所述光纤光谱仪协同工作，以自动调谐所述多波长激光器不同激发光的输出和/或同步所述光纤光谱仪的检测窗口。18、进一步地，所述活体荧光成像模块，包括：成像相机及环形光源支架；19、所述成像相机具有带有滤光片的成像镜头，所述成像镜头与所述控制模块双向通信，所述控制模块将控制指令发送至所述成像镜头，所述成像镜头根据预设参数和/或来自所述控制模块的反馈结果调整焦距和焦点；20、所述成像相机与所述控制模块连接；所述成像相机垂直安装在所述箱体内顶部，光路为直线型；所述环形光源支架固定安装在所述箱体内的中部，且所述成像相机的直线型光路穿过所述环形光源支架的中间。21、进一步地，所述滤光片为长通滤光片、带通滤光片或短通滤光片的至少一种。22、进一步地，所述成像相机为emccd时，所述箱体顶部还配置有第二开口；所述第二开口外部设有防尘罩，内部设有与所述控制模块连接的冷却元件。23、进一步地，所述光学介入成像模块包括：由成束多根光纤构成的介入针和显微镜系统；所述多根光纤通过光学接口适配器与所述显微镜系统、所述光纤光谱仪和所述多波长激光器连接，所述光纤向所述目标部位发射成像探测光，并接收所述目标部位响应于吸收成像探测光而发射的成像响应光。24、进一步地，所述介入针的工作通道中引入内窥镜，所述内窥镜与所述控制模块连接。25、进一步地，所述活体荧光成像模块被配置为同时接收来自所述目标部位在选择的两个波长下的光信号，所述光信号被发送至所述分析处理模块，所述分析处理模块将光信号转换成温度值并判断所述温度值是否处于所述控制模块预设的温度范围内。26、进一步地，所述自动化成像系统还包括显示终端，所述显示终端包括物理终端和/或虚拟终端，用户在所述物理终端和/或虚拟终端上实现与所述自动化成像系统的交互，所述显示终端接收来自所述分析处理模块、所述控制模块、所述成像模块的信息，所述信息包括如下中的至少一种：27、所述监控模块对所述箱体内部各部件的整体和/或布局画面信息；28、所述控制模块输入和/或输出和/或记录的参数信息；29、所述分析处理模块基于分析算法计算和/或处理得到的图像、数据、文字信息；30、所述机械臂在执行所述控制模块的控制指令运动时的参数和/或状态信息。31、进一步地，所述超声/光声成像模块配置有超声/光声探头，所述超声/光声探头被配置为向所述目标部位发射激光脉冲或发射超声波，并接收由所述超声/光声探头内吸收激光或发射后产生的声波信号，所述超声/光声探头响应于所述控制模块的控制指令并按照设定的参数进行激光或超声波的发射，所述控制模块根据所述超声/光声探头的反馈信息自动优化激光的波长、超声波的频率、脉冲持续时间中的至少一种。32、本发明还提供一种自动化成像方法，使用如上述任一项的自动化成像系统，该方法包括：33、利用成像模块对目标部位进行图像和/或信号采集，实施协同成像；所述成像模块包括：活体荧光成像模块、超声/光声成像模块、介入光学成像模块中的至少一种；34、分析处理模块接收来自所述成像模块的图像和/或信号，进行转换、处理和分析；输出处理后的结果并显示；35、控制模块控制机械臂与所述成像模块协同动作，控制机械臂执行图像和/或信号采集过程中的移动操作指令；36、控制模块控制监控模块、辅助模块在成像过程中，执行对照明、实验台升降及释放麻醉剂的相应辅助动作。37、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种自动化成像系统，具有如下优势：38、成像模块采用模块化设计，各个功能模块相对独立，易于组装和维护。本发明的自动化成像系统具有至少三种选择模式如荧光成像模式、超声/光声成像模式、介入光学成像模式等，可灵活选择单一成像模式，由于单一成像方法各有优点和局限性，且提供的生理信息不同，因此在本发明中根据实际成像的需求，为了获得的信息更加全面准确，还可以选择多种成像模式并行的方式，在一些场景中也可以称之为多模态成像，这样可以实时、全方位地得到病理信息。活体荧光成像模块、超声/光声成像模块和光学介入成像模块等，每个模块可以根据需要单独使用或组合使用，增强了系统的灵活性和可扩展性。39、本发明的自动化成像系统实现对活体动物的无创自动化成像，具备自动对活体进行预处理、自动对焦、自动图像采集、自动数据传输处理及自动监控、实验后处理等全流程操作，促进对活体原位病变的发生发展过程的研究，减少人工操作，降低人为干扰带来的不利影响，提高实验效率。