專利名稱：顱頜面錐束計算機斷層成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，具體是一種顱頜面錐束計算機斷層成像裝置。
背景技術(shù)：
我國有約近萬家醫(yī)院的口腔、整形外科、腫瘤中心有能力開展顱腦外科、頜面外科、整形外科、口腔種植外科、口腔腫瘤外科、耳鼻喉外科、立體定向外科手術(shù)治療。由于目前國內(nèi)絕大多數(shù)單位都是采用多年沿襲下來的臨床經(jīng)驗和X光平片二維定性方法進行診斷工作，手術(shù)技術(shù)含量低，其是否成功很大程度取決于醫(yī)生的經(jīng)驗判斷。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，為顱頜面外科醫(yī)師進行臨床病人病情快速診斷和安全、可靠的制定出手術(shù)方案或治療計劃提供一種顱頜面錐束計算機斷層成像裝置，以用于顱、頜、面外科整形和美容外科虛擬整容及對多種類別的硬軟組織和器官臨床手術(shù)實施精確指導(dǎo)。
本實用新型的目的是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的本實用新型的顱頜面錐束計算機斷層成像裝置，由機架(1)、機架立柱(2)、滑軌(3)、滑軌(4)、導(dǎo)軌立柱(5)、導(dǎo)軌立柱(6)、體位三維激光定位器(7)、體表面激光掃描儀(8)、輻射探測器(9)、X射線源(10)、圖像采集與處理系統(tǒng)(13)、機械控制系統(tǒng)(14)組成，其特征在于機架(1)是一鋼性龍門架結(jié)構(gòu)，下面有4組滑輪和足踏定位裝置，機架(1)上支撐和懸掛機架立柱(2)、滑軌(3)、滑軌(4)、導(dǎo)軌立柱(5)、導(dǎo)軌立柱(6)，其中，機架立柱(2)由一組螺旋導(dǎo)軌組成，裝在機架(1)的中間；滑軌(3)和滑軌(4)分別裝在機架(1)的兩端；導(dǎo)軌立柱(5)和導(dǎo)軌立柱(6)分別裝在滑軌(3)和滑軌(4)上；體位三維激光定位器(7)裝在機架(1)的中間；體表面激光掃描儀(8)、X射線源(10)裝在導(dǎo)軌立柱(6)上；輻射探測器(9)裝在導(dǎo)軌立柱(5)上；圖像采集與處理系統(tǒng)(13)分別與體表面激光掃描儀(8)、輻射探測器(9)相連；機械控制系統(tǒng)(14)分別與機架立柱(2)、滑軌(3)、滑軌(4)、導(dǎo)軌立柱(5)、導(dǎo)軌立柱(6)相連。
上述方案中，體位三維激光定位器(7)由X、Y、Z方向三組激光定位器組成。
上述方案中，輻射探測器(9)為常規(guī)CCD影像增強器或非晶硅平面探測器或非晶硒平面探測器，輻射探測器(9)前安裝有準直設(shè)備。
上述方案中，準直設(shè)備為準直器、防散射濾線柵。
上述方案中，X射線源(10)的焦點≤0.5mm，能量在幾十千伏到二百千伏之間。
上述方案中，圖像采集與處理系統(tǒng)(13)由計算機及輔助系統(tǒng)軟件組成，其數(shù)據(jù)流通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和醫(yī)院數(shù)據(jù)庫(12)，機械控制系統(tǒng)(14)，醫(yī)生工作站(15)，虛擬模擬工作站(16)，計劃系統(tǒng)(17)相聯(lián)。
本實用新型的顱頜面錐束計算機斷層成像(Cranio-Maxillo-FacialCone-Beam Computed Tomography)裝置，簡稱錐束CT(Cone-Beam CT)裝置，是利用螺旋錐束CT技術(shù)，結(jié)合高精度影像學(xué)定位、計算機和圖像處理技術(shù)、三維可視化技術(shù)，通過計算機仿真，可以為顱頜面外科(包括頜面正頜外科、頭頸整形外科、口腔種植外科、口腔腫瘤外科、耳鼻喉外科、頭頸立體定向外科等)醫(yī)師進行臨床病人病情快速診斷和安全、可靠的制定出手術(shù)(或立體適形放療)方案或治療計劃的醫(yī)療裝置。該裝置附帶有人體體表激光掃描儀，能對人體頭、面、頜骨、頸部進行快速掃描和三維重建，與錐束CT軟件系統(tǒng)配合使用，可以廣泛適用于顱、頜、面外科整形和美容外科虛擬整容及對多種類別的硬軟組織和器官臨床手術(shù)實施精確指導(dǎo)。
事實上，借助于錐束(Cone-Beam)CT裝置不僅可以三維立體診斷病變情況，還可模擬手術(shù)過程、提高手術(shù)和治療的安全性、增強醫(yī)生的信心，而且在某種程度上也降低了手術(shù)的難度、縮短了治療時間，同時也進一步拓寬了手術(shù)治療的適用范圍，特別是在口腔種植外科術(shù)前了解重要的解剖結(jié)構(gòu)，如下齒槽神經(jīng)管、上頜竇底、鼻底與齒槽嵴之間的三維立體結(jié)構(gòu)關(guān)系；在顱頜面整形外科尤其是正頜外科中，成像技術(shù)能立體的、和精確地顯示皮膚表層，機體組織三維解剖結(jié)構(gòu)，包括表皮、真皮、脂肪層、動脈、靜脈的空間分布及其相互關(guān)系，其再現(xiàn)畸形或病體模型的程度可以達到解剖學(xué)的精度，為準確了解和掌握病情并制定合理的手術(shù)治療計劃提供了極為重要的依據(jù)，提高了整形手術(shù)的效果。使得一些較為復(fù)雜的手術(shù)在基層醫(yī)院可以順利開展。
顱頜面錐束(Cone-Beam)CT裝置的臨床應(yīng)用意義還有如下幾方面1、利用Cone-Beam CT圖像，可以自動測量、計算病灶的位置座標、體積大?。蛔詣用枥L出頜骨和牙齒的輪廓；顯示出手術(shù)的坐標點及深度；描繪出口腔內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并測量其距離和范圍；
2、通過先進的圖像處理技術(shù)，可以將患者的CT、MRI、X線等不同設(shè)備的影像進行配準、融合及三維重建，為病灶的準確定位提供多種觀測、判斷手段，明顯增加了手術(shù)和治療的安全程度和適用范圍，也極大地方便了醫(yī)師進行立體定向手術(shù)治療操作；3、通過Cone-BeamCT計算機掃描和圖像技術(shù)可以在術(shù)前實時顯示外科手術(shù)的多個平面病灶和齒部輪廓，也可以二維、三維的形式顯示頜面、腫瘤、重要解剖結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系，為醫(yī)生提供交互式的頭顱斷層圖像輸入和三維重建工具，自動識別并建立口腔、頭顱、病灶、及重要器官的三維幾何描述。在醫(yī)生制定方案時，輔助分析病灶周圍解剖結(jié)構(gòu)情況，顯示治療過程(或治療劑量)與重要器官的關(guān)系，向醫(yī)生提供最佳的三維治療方案，從而確定最優(yōu)化、最合理的治療計劃。根據(jù)顱頜面Cone Beam CT采集的數(shù)據(jù)和圖像重建的解剖結(jié)構(gòu)，醫(yī)生可以在虛擬模擬工作站上建立口腔、頭顱、病灶、及重要器官的三維幾何描述，進行立體的、和精確地顯示骨骼、皮膚表層，機體組織三維解剖結(jié)構(gòu)，包括顱腦、頜骨、牙齒輪廓、瘤體、表皮、真皮、脂肪層、動脈、靜脈的空間分布及其相互關(guān)系，并進行虛擬手術(shù)(治療)模擬，為準確了解和掌握病情并制定合理的手術(shù)治療計劃提供了極為重要的依據(jù)，提高手術(shù)和治療的效果。
4、結(jié)合口腔腫瘤的后裝和粒子植入放射治療時，可以直接疊加顯示置入核素的放射劑量分布圖，使得后裝粒子植入放射治療計劃的制定更加適形、合理、有效；5、將傳統(tǒng)的口腔種植外科技術(shù)數(shù)字化，使牙種植外科技術(shù)更個性化、精確化和科學(xué)化；6、配合激光體表三維掃描儀，進行立體透視成像，可將傳統(tǒng)頜面整形、美容外科數(shù)字化、仿真化和智能化；7、使三維CT掃描技術(shù)能進入一般基層醫(yī)院和診所，大大減輕病人經(jīng)濟負擔(dān)；8、將病人的資料、圖像、治療計劃用計算機進行統(tǒng)一管理，可以進行檢索、查詢，便于對病人進行回訪。
本實用新型的顱頜面錐束(Cone-Beam)CT裝置結(jié)合計算機技術(shù)和圖像處理技術(shù)的軟件，為醫(yī)生提供了交互式的頭顱斷層圖像輸入和三維重建工具，自動識別并建立口腔、頭顱、病灶、及重要器官的三維幾何描述。在醫(yī)生制定方案時，輔助分析病灶周圍解剖結(jié)構(gòu)情況，仿真治療過程并模擬顯示治療過程(或治療劑量)與重要器官的關(guān)系，向醫(yī)生提供最佳的三維治療方案，從而確定最優(yōu)化、最合理的治療計劃，并可打印輸出方案報告，存貯病例計劃。
顱頜面錐束(Cone-Beam)CT有以下關(guān)鍵技術(shù)1.錐束CT圖像數(shù)據(jù)的快速采集與輸入；2.快速的三維圖像重建方法；3.快速、準確的定位點、靶區(qū)輪廓、頭顱輪廓的自動探測方法；4.有效的圖像數(shù)據(jù)融合方法；5.適應(yīng)不同病種手術(shù)(治療)的虛擬分析軟件。
與本實用新型的顱頜面錐束計算機斷層成像裝置配套的輔助圖像處理和治療計劃系統(tǒng)軟件，在PC機的Windows XP平臺上開發(fā)，也有不同的工作平臺版本，并可以和立體放療的TPS通過DICOM RT接口聯(lián)結(jié)，以適應(yīng)不同檔次用戶(醫(yī)院)的需要。


圖1是本實用新型實施例一的示意圖。
圖2是本實用新型實施例一的計算機輔助系統(tǒng)軟件功能模塊示意圖。
附圖中，各數(shù)字的含義為1機架；2機架立柱；3滑軌；4滑軌；5導(dǎo)軌立柱；6；導(dǎo)軌立柱；7體位三維激光定位器；8體表面激光掃描儀；9輻射探測器；10X線射線源；11病人；12院數(shù)據(jù)庫；13圖像采集與處理系統(tǒng)；14；機械控制系統(tǒng)；15醫(yī)生工作站；16虛擬模擬工作站；17計劃系統(tǒng)。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖及實施例進一步詳述本實用新型，但本實用新型不僅限于所述實施例。
實施例一如圖1和圖2所示，本實用新型實施例一的顱頜面錐束計算機斷層成像裝置，由機架(1)、機架立柱(2)、滑軌(3)、滑軌(4)、導(dǎo)軌立柱(5)、導(dǎo)軌立柱(6)、體位三維激光定位器(7)、體表面激光掃描儀(8)、輻射探測器(9)、X射線源(10)、圖像采集與處理系統(tǒng)(13)、機械控制系統(tǒng)(14)組成，其特征在于機架(1)是一鋼性龍門架結(jié)構(gòu)，下面有4組滑輪和足踏定位裝置，機架(1)上支撐和懸掛機架立柱(2)、滑軌(3)、滑軌(4)、導(dǎo)軌立柱(5)、導(dǎo)軌立柱(6)、體位三維激光定位器(7)、體表面激光掃描儀(8)、輻射探測器(9)、X射線源(10)外還可以靈活方便在診室和病房之間移動；機架立柱(2)由一組螺旋導(dǎo)軌組成，裝在機架(1)的中間，通過機械控制系統(tǒng)(14)可以操縱導(dǎo)軌立柱(5)、導(dǎo)軌立柱(6)、體位三維激光定位器(7)上下移動；滑軌(3)和滑軌(4)分別裝在機架(1)的兩端，控制滑軌(3)和滑軌(4)的左右距離位置可以方便精確調(diào)整輻射探測器(9)、X射線源(10)和病人(11)之間的距離，確保影像成像的質(zhì)量和比例；導(dǎo)軌立柱(5)和導(dǎo)軌立柱(6)分別裝在滑軌(3)和滑軌(4)上；體位三維激光定位器(7)裝在機架(1)的中間，由X、Y、Z方向三組激光定位器組成，其作用和CT模擬定位機中的三維激光定位器作用類似；體表面激光掃描儀(8)、X射線源(10)裝在導(dǎo)軌立柱(6)上，通過體表面激光掃描儀(8)對病人頭面部上下旋轉(zhuǎn)掃描，可以獲得病人顱頜面部體表細微三維圖像，該三維圖像和用X線獲得的病人顱頜面體部三維圖像進行重建，即可得到頜面、腫瘤、重要解剖結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系；X射線源(10)采用小焦點(焦點≤0.5mm)，能量在幾十千伏到二百千伏之間；輻射探測器(9)裝在導(dǎo)軌立柱(5)上，采用常規(guī)CCD影像增強器，為了降低散射線的影響和提高探測器的收集效率，在探測器前安裝了準直設(shè)備如準直器和防散射濾線柵；圖像采集與處理系統(tǒng)(13)分別與體表面激光掃描儀(8)、輻射探測器(9)相連；機械控制系統(tǒng)(14)分別與機架立柱(2)、滑軌(3)、滑軌(4)、導(dǎo)軌立柱(5)、導(dǎo)軌立柱(6)相連。
圖像采集與處理系統(tǒng)(13)由計算機及輔助系統(tǒng)軟件的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)、手術(shù)(治療)計劃準備或預(yù)處理、手術(shù)(治療)計劃設(shè)計及評估、虛擬模擬和計劃輸出五個模塊組成，負責(zé)整個系統(tǒng)的圖像采集與處理，其數(shù)據(jù)流通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和醫(yī)院數(shù)據(jù)庫(12)，機械控制系統(tǒng)(14)，醫(yī)生工作站(15)，虛擬模擬工作站(16)，計劃系統(tǒng)(17)相聯(lián)，控制整個系統(tǒng)的正常工作和數(shù)據(jù)交換。
各個模塊的流程如下1、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)接受探測器采集的穿過人體的X線信號并轉(zhuǎn)變?yōu)楣┲亟▓D像所需的數(shù)字信號，經(jīng)準直器后寬度較窄的扇形X線束通過人體后被探測器所接收，由DAS轉(zhuǎn)為數(shù)字信號。通過計算軟件處理，形成三維錐束斷層掃描影像。或根據(jù)病人提供的其它醫(yī)學(xué)圖像資料進行配準、融合、重建；支持DICOM3.0標準和DICOM RT，CT、MRI及其它圖像直接由網(wǎng)絡(luò)或磁介質(zhì)輸入系統(tǒng)，保證圖像處理精度和速度，也可通過掃描儀掃描輸入膠片圖像；
可同時或分段輸入不同影像檢查設(shè)備的不同序列圖像，為精確制定計劃和術(shù)后隨訪提供方便。
2、手術(shù)(治療)計劃準備或予處理顱頜體內(nèi)定位標記點的自動探測、圖像序列的配準和校正；頭顱、病灶(靶區(qū))及重要器官的自動提取及體積計算；支持平行、垂直、斜面等多種圖像插值和重建方法。
支持圖像窗寬/窗位調(diào)節(jié)、單幅/多幅顯示、放大/縮小、漫游、圖像翻轉(zhuǎn)、電影播放和標注等圖像顯示和處理功能；支持多個圖像序列的管理和分窗口顯示及圖像對比和圖像配準和融合；任意點的絕對坐標位置顯示及CT值探測；點、距離及感興趣區(qū)域參數(shù)的定量測量和顯示。
3、手術(shù)(治療)計劃設(shè)計及評估交互式的計劃設(shè)計方式(入腔點和手術(shù)路徑)，并實時顯示；入腔點和手術(shù)路徑在序列斷層圖像上的直觀顯示及三維模擬顯示；圍繞手術(shù)路徑旋轉(zhuǎn)的任意手術(shù)剖面圖像的提取及顯示；手術(shù)路徑上各點的三個正交面及垂直于手術(shù)路徑的平面圖像重建及顯示；手術(shù)路徑與頜面皮膚的交點及手術(shù)路徑在患者口腔中距離等參數(shù)的實時計算；結(jié)合腔內(nèi)腫瘤的后裝放射治療時，可以直接疊加顯示置入核素的放射劑量分布圖。
4、虛擬模擬根據(jù)顱頜面Cone Beam CT采集的數(shù)據(jù)和圖像重建的解剖結(jié)構(gòu)，醫(yī)生可以在虛擬模擬工作站上建立口腔、頭顱、病灶、及重要器官的三維幾何描述，進行立體的、和精確地顯示骨骼、皮膚表層，機體組織三維解剖結(jié)構(gòu)，包括顱腦、頜骨、牙齒輪廓、瘤體、表皮、真皮、脂肪層、動脈、靜脈的空間分布及其相互關(guān)系，并進行虛擬手術(shù)(治療)模擬，為準確了解和掌握病情并制定合理的手術(shù)治療計劃提供了極為重要的依據(jù)，提高手術(shù)和治療的效果。
5、計劃輸出打印輸出手術(shù)計劃報告單，其中包括病人信息、計劃信息，如靶點位置、病灶(靶區(qū))體積等；可任意獲取計劃圖像及評估圖形，并可按單幅或多幅拼接打印輸出存檔；可將病例、計劃和圖像數(shù)據(jù)存入CD-R光盤/MO磁光盤中，實現(xiàn)永久存檔。
本實用新型實施例一的顱頜面錐束計算機斷層成像轉(zhuǎn)置主要技術(shù)參數(shù)指標如下高壓發(fā)生器 工頻球管最大陽極電壓 120kV整體掃描時間 40sec曝射量 98mAs靶材料 鎢總濾過 3.4mmAl+1.4mmCu焦點大小 0.5mm旋轉(zhuǎn)角度 360o掃描厚度 0.2mm圖像重建時間 60秒/80層(512×512)視野大小 軸向12cm max縱向16.5cm max橫斷面/冠狀面/矢狀面 任意分割顯示窗 水平、寬度可調(diào)聯(lián)結(jié)兼容性 DICOM 3.0工作站 PC電源 220V～，50Hz散射劑量 ＜1.7mR重量 150-200公斤實施例二本實施例的顱頜面錐束計算機斷層成像裝置除輻射探測器(9)采用非晶硅平面探測器外，其余同實施例一。
實施例三本實施例的顱頜面錐束計算機斷層成像裝置除輻射探測器(9)采用非晶硒平面探測器外，其余同實施例一。
權(quán)利要求1.一種顱頜面錐束計算機斷層成像裝置，由機架(1)、機架立柱(2)、滑軌(3)、滑軌(4)、導(dǎo)軌立柱(5)、導(dǎo)軌立柱(6)、體位三維激光定位器(7)、體表面激光掃描儀(8)、輻射探測器(9)、X射線源(10)、圖像采集與處理系統(tǒng)(13)、機械控制系統(tǒng)(14)組成，其特征在于機架(1)是一鋼性龍門架結(jié)構(gòu)，下面有4組滑輪和足踏定位裝置，機架(1)上支撐和懸掛機架立柱(2)、滑軌(3)、滑軌(4)、導(dǎo)軌立柱(5)、導(dǎo)軌立柱(6)，其中，機架立柱(2)由一組螺旋導(dǎo)軌組成，裝在機架(1)的中間；滑軌(3)和滑軌(4)分別裝在機架(1)的兩端；導(dǎo)軌立柱(5)和導(dǎo)軌立柱(6)分別裝在滑軌(3)和滑軌(4)上；體位三維激光定位器(7)裝在機架(1)的中間；體表面激光掃描儀(8)、X射線源(10)裝在導(dǎo)軌立柱(6)上；輻射探測器(9)裝在導(dǎo)軌立柱(5)上；圖像采集與處理系統(tǒng)(13)分別與體表面激光掃描儀(8)、輻射探測器(9)相連；機械控制系統(tǒng)(14)分別與機架立柱(2)、滑軌(3)、滑軌(4)、導(dǎo)軌立柱(5)、導(dǎo)軌立柱(6)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顱頜面錐束計算機斷層成像裝置，其特征在于體位三維激光定位器(7)由X、Y、Z方向三組激光定位器組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顱頜面錐束計算機斷層成像裝置，其特征在于輻射探測器(9)為常規(guī)CCD影像增強器或非晶硅平面探測器或非晶硒平面探測器，輻射探測器(9)前安裝有準直設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顱頜面錐束計算機斷層成像裝置，其特征在于準直設(shè)備為準直器、防散射濾線柵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顱頜面錐束計算機斷層成像裝置，其特征在于X射線源(10)的焦點≤0.5mm，能量在幾十千伏到二百千伏之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顱頜面錐束計算機斷層成像裝置，其特征在于圖像采集與處理系統(tǒng)(13)由計算機及輔助系統(tǒng)軟件組成，其數(shù)據(jù)流通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和醫(yī)院數(shù)據(jù)庫(12)，機械控制系統(tǒng)(14)，醫(yī)生工作站(15)，虛擬模擬工作站(16)，計劃系統(tǒng)(17)相聯(lián)。
專利摘要本實用新型是醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域中的顱頜面錐束計算機斷層成像裝置，該裝置由剛性龍門架結(jié)構(gòu)的機架(1)，機架(1)中間的機架立柱(2)，兩端的滑軌(3)、滑軌(4)、導(dǎo)軌立柱(5)、導(dǎo)軌立柱(6)，及機架(1)中間的體位三維激光定位器(7)，導(dǎo)軌立柱(5)上的輻射探測器(9)，導(dǎo)軌立柱(6)上體表面激光掃描儀(8)、X射線源(10)，與體表面激光掃描儀(8)、輻射探測器(9)相連的圖像采集與處理系統(tǒng)(13)，與機架立柱(2)、滑軌(3)、滑軌(4)、導(dǎo)軌立柱(5)、導(dǎo)軌立柱(6)相連的機械控制系統(tǒng)(14)組成，供顱頜面外科醫(yī)師用于臨床病人病情快速診斷和安全、可靠的制定出手術(shù)方案或治療計劃，適用于顱、頜、面外科整形和美容外科虛擬整容及對多種類別的硬軟組織和器官臨床手術(shù)實施精確指導(dǎo)。
文檔編號A61B6/03GK2836728SQ20052003546
公開日2006年11月15日 申請日期2005年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月15日
發(fā)明者吳大怡, 吳大可 申請人:吳大怡, 吳大可