一種多模態(tài)同態(tài)等時(shí)醫(yī)學(xué)影像成像系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種多模態(tài)同態(tài)等時(shí)醫(yī)學(xué)影像成像系統(tǒng)。本實(shí)用新型的成像系統(tǒng)包括：X射線計(jì)算機(jī)斷層成像X-ray?CT裝置、正電子發(fā)射斷層成像PET裝置、單光子發(fā)射斷層成像SPECT裝置、旋轉(zhuǎn)裝置、掃描床裝置、以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)；其中，X-ray?CT裝置、PET裝置和SPECT裝置安裝在同一個(gè)旋轉(zhuǎn)裝置上，共用一個(gè)掃描床裝置和同一個(gè)掃描區(qū)域，構(gòu)成多模態(tài)成像系統(tǒng)。本實(shí)用新型對(duì)于同一個(gè)采樣角度，三個(gè)模態(tài)分時(shí)掃描，旋轉(zhuǎn)一周后實(shí)現(xiàn)了多模態(tài)的同態(tài)等時(shí)成像，有利于不同影像設(shè)備的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使獲取的影像結(jié)果更精確、更可靠，并實(shí)現(xiàn)真正意義上的多模態(tài)動(dòng)態(tài)采集。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種多模態(tài)同態(tài)等時(shí)醫(yī)學(xué)影像成像系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，尤其涉及一種多模態(tài)同態(tài)等時(shí)醫(yī)學(xué)影像成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]醫(yī)學(xué)影像技術(shù)一直是診斷疾病的重要手段，也是人們最早用于醫(yī)學(xué)診斷的工程手段。1895年,德國(guó)科學(xué)家Wilhelm Conrad R?ntgen在試驗(yàn)陰極射線管時(shí)發(fā)現(xiàn)了一種能夠穿透物質(zhì)的未知射線，倫琴(R?ntgen)將其命名為“X射線”。而倫琴夫人的手骨X射線造影也開(kāi)創(chuàng)了用X射線進(jìn)行醫(yī)學(xué)診斷的放射學(xué)——X射線造影術(shù)，同時(shí)也開(kāi)創(chuàng)了工程技術(shù)與醫(yī)學(xué)相結(jié)合的新紀(jì)元。醫(yī)學(xué)斷層成像技術(shù)(Computed Tomography)始于19世紀(jì)60年代抑或更早時(shí)期，而直到80年代才開(kāi)始系統(tǒng)研究斷層圖像融合。繼早期的平板圖像融合之后，到20世紀(jì)90年代圖像融合的兩大基礎(chǔ)方法軟件法和硬件法，都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。軟件法是在不同模態(tài)設(shè)備不同時(shí)間采集圖像之后，將圖像進(jìn)行配準(zhǔn)。而與此不同的是，硬件法則是將此不同模態(tài)的成像設(shè)備結(jié)合到一起，由此實(shí)現(xiàn)在同一坐標(biāo)系內(nèi)進(jìn)行多模態(tài)的圖像采集，從而保證盡可能準(zhǔn)確的圖像融合定位。多模態(tài)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)可實(shí)現(xiàn)不同影像設(shè)備的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使獲取的影像結(jié)果更精確、更可靠。已有實(shí)踐表明，多模態(tài)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備在重大疾病的早診早治、治療方案的制 定、治療效果的驗(yàn)證與評(píng)估中發(fā)揮著重要作用。
[0003]任何單一模態(tài)的分子影像都存在著自身難以克服的缺陷，無(wú)法滿足生命科學(xué)研究的迫切需求一完整、準(zhǔn)確地解釋生命過(guò)程。例如正電子發(fā)射斷層成像(PositionEmission Tomography) PET雖然具有很高的探測(cè)靈敏度，但由于福射光子能量為固定的511keV,不能同時(shí)進(jìn)行多分子探測(cè)；單光子發(fā)射斷層成像(Single Photon EmissionComputed Tomography) SPECT雖然無(wú)需昂貴的回旋加速器制備核素藥物,但難以尋找到參與新陳代謝的SPECT放射示蹤物，且其靈敏度比PET低I到2個(gè)數(shù)量級(jí)。目前已有將X-rayCT、PET、SPECT這三個(gè)模態(tài)采用硬件法結(jié)合到一起，但是三個(gè)模態(tài)成像時(shí)并不是同態(tài)等時(shí)采集數(shù)據(jù)。而核醫(yī)學(xué)成像方法如PET與SPECT的成像時(shí)間一般都在數(shù)十分鐘，因此對(duì)于等時(shí)性要求較高的多模態(tài)動(dòng)態(tài)采集往往難盡人意?，F(xiàn)有技術(shù)中的多模態(tài)成像裝置，對(duì)于分子醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域而言，都是將各個(gè)成像模態(tài)放置與不同的位置，未能共用同一個(gè)掃描區(qū)域，只能采用分時(shí)掃描，均未能做到X-ray CT/PET/SPECT三模態(tài)同態(tài)等時(shí)掃描成像。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為了實(shí)現(xiàn)多模態(tài)分子影像技術(shù)的同態(tài)等時(shí)成像性能，本實(shí)用新型提供了一種可行的X-ray CT/PET/SPECT三個(gè)模態(tài)同態(tài)等時(shí)的多模態(tài)醫(yī)學(xué)影像成像系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種多模態(tài)同態(tài)等時(shí)醫(yī)學(xué)影像成像系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型的多模態(tài)同態(tài)等時(shí)醫(yī)學(xué)影像成像系統(tǒng)包括:X射線計(jì)算機(jī)斷層成像X-ray CT裝置、正電子發(fā)射斷層成像PET裝置、單光子發(fā)射斷層成像SPECT裝置、旋轉(zhuǎn)裝置、掃描床裝置、以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)；其中，X-ray CT裝置、PET裝置和SPECT裝置安裝在同一個(gè)旋轉(zhuǎn)裝置上，構(gòu)成多模態(tài)成像系統(tǒng)，安裝在底座的一端；掃描床裝置安裝在底座的另一端，各個(gè)成像裝置的掃描軌跡在同一個(gè)水平面內(nèi)；各個(gè)成像裝置經(jīng)數(shù)據(jù)線由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣保存至計(jì)算機(jī)；各個(gè)成像裝置共用一個(gè)掃描床裝置和同一個(gè)掃描區(qū)域；X_rayCT裝置的X射線源和X射線探測(cè)器以掃描區(qū)域?yàn)橹行南鄬?duì)地安裝在旋轉(zhuǎn)裝置上；PET裝置的Y射線探測(cè)器形成的陣列圍繞著掃描區(qū)域安裝在旋轉(zhuǎn)裝置上，陣列采用弧形結(jié)構(gòu)，或者兩個(gè)以上互成等角度的平板結(jié)構(gòu)；SPECT裝置對(duì)準(zhǔn)掃描區(qū)域安裝在旋轉(zhuǎn)裝置上，并且位于X-ray CT裝置的掃描區(qū)域外。
[0007]旋轉(zhuǎn)裝置包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)、軸套和滑環(huán)。旋轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)旋轉(zhuǎn)臺(tái)托架固定在底座上，可以完成在平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)臺(tái)的中間具有通孔，其中心軸與掃描床裝置的軸線共軸。滑環(huán)通過(guò)滑環(huán)托架安裝在底座上，并且通過(guò)軸套與旋轉(zhuǎn)臺(tái)相連接。安裝在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的各種設(shè)備的數(shù)據(jù)線和電線通過(guò)軸套進(jìn)入滑環(huán)，數(shù)據(jù)線和電線經(jīng)滑環(huán)梳理后分別連接至電源或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0008]X-ray CT裝置包括-X射線源、X射線準(zhǔn)直器和X射線探測(cè)器；其中，X射線源與X射線探測(cè)器相對(duì)地圍繞著通孔安裝在旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，二者之間形成掃描區(qū)域，借助旋轉(zhuǎn)機(jī)架的轉(zhuǎn)動(dòng)可圍繞被測(cè)體在平面內(nèi)做旋轉(zhuǎn)；x射線準(zhǔn)直器安裝在X射線源的前端，位于掃描區(qū)域與X射線源之間；x射線源發(fā)出X射線，經(jīng)過(guò)X射線準(zhǔn)直器產(chǎn)生滿足要求的X射線束，X射線束通過(guò)被測(cè)體后投影在X射線探測(cè)器的成像面，生成投影的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)線由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣保存至計(jì)算機(jī)。X射線源通過(guò)電線經(jīng)滑環(huán)連接至電源，X射線探測(cè)器通過(guò)數(shù)據(jù)線經(jīng)電源連接至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。X射線探測(cè)器可以采用平板型探測(cè)器或者是線型探測(cè)器；成像模式可根據(jù)實(shí)際需求采用三代CT掃描模式、螺旋CT模式或者錐束CT掃描模式。根據(jù)技術(shù)特點(diǎn)，優(yōu)選采用平板探測(cè)器以及錐束CT掃描模式，而線型探測(cè)器難以滿足等時(shí)同態(tài)技術(shù)需求。
[0009]PET裝置包括:Y射線探測(cè)器和探測(cè)電子學(xué)裝置；其中，Y射線探測(cè)器以通孔為中心安裝在旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，形成Y射線探測(cè)器陣列，Y射線探測(cè)器圍繞的區(qū)域形成掃描區(qū)域；探測(cè)電子學(xué)裝置經(jīng)數(shù)據(jù)線與Y射線探測(cè)器相連，并且探測(cè)電子學(xué)裝置不在掃描區(qū)域內(nèi)。Y射線探測(cè)器由前端能夠?qū)射線轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光的閃爍晶體和后端的高靈敏度的光電探測(cè)器組成，二者之間通過(guò)光導(dǎo)連接。探測(cè)電子學(xué)裝置經(jīng)數(shù)據(jù)線連接至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接至計(jì)算機(jī)。探測(cè)電子學(xué)裝置由高速信號(hào)甄別電路構(gòu)成，每個(gè)Y射線探測(cè)器接收到Y(jié)光子后產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)脈沖，將這些定時(shí)脈沖分別輸入高速信號(hào)甄別電路進(jìn)行甄別。探測(cè)電子學(xué)裝置通過(guò)一個(gè)時(shí)鐘電路模塊設(shè)置了一個(gè)時(shí)間窗，同時(shí)落入時(shí)間窗的定時(shí)脈沖則視為是同一個(gè)正電子湮滅事件中產(chǎn)生的Y光子，記錄這些符號(hào)Y光子信號(hào)的位置信息，并將其計(jì)數(shù)，從而得到PET成像原始數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄PET數(shù)據(jù)并將其保存至計(jì)算機(jī)用于圖像重建。探測(cè)電子學(xué)裝置通過(guò)電線經(jīng)滑環(huán)連接至電源，Y射線探測(cè)器通過(guò)數(shù)據(jù)線經(jīng)電源連接至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。Y射線探測(cè)器陣列可采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，也可采用兩個(gè)以上互成等角度的平板結(jié)構(gòu)。
[0010]SPECT裝置包括=SPECT探測(cè)器和準(zhǔn)直器；其中，SPECT探測(cè)器對(duì)準(zhǔn)掃描區(qū)域固定在旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)臺(tái)上；SPECT探測(cè)器數(shù)量為一個(gè)或兩個(gè)以上，當(dāng)SPECT探測(cè)器為兩個(gè)以上時(shí)，各個(gè)探測(cè)器之間呈一定夾角，圍繞著旋轉(zhuǎn)臺(tái)的通孔安裝在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上。SPECT探測(cè)器圍繞的區(qū)域形成掃描區(qū)域。準(zhǔn)直器安裝在SPECT探測(cè)器的前端，位于SPECT探測(cè)器與掃描區(qū)域之間。SPECT探測(cè)器由前端能夠?qū)射線轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光的閃爍晶體與后端高靈敏度光電探測(cè)器組成，二者之間通過(guò)光導(dǎo)連接。注射至生物體內(nèi)的單光子示蹤劑發(fā)出Y射線，Y射線經(jīng)閃爍晶體轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光，在經(jīng)過(guò)光電倍增管轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。SPECT探測(cè)器通過(guò)數(shù)據(jù)線經(jīng)電源連接至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。準(zhǔn)直器由可屏蔽Y射線的材料構(gòu)成，可采用平行孔陣列形式、針孔形式以及斜孔形式中的一種。
[0011]掃描床裝置包括升降機(jī)構(gòu)、平移機(jī)構(gòu)和掃描床；升降機(jī)構(gòu)固定在底座上，平移機(jī)構(gòu)安裝在升降機(jī)構(gòu)上，掃描床安裝在平移機(jī)構(gòu)上。升降機(jī)構(gòu)與平移機(jī)構(gòu)用于移動(dòng)掃描床，使其處于掃描區(qū)域的合適位置。掃描床的前端作為被掃描區(qū)域用于承放被測(cè)體，其孔徑大小應(yīng)適合成像系統(tǒng)的要求。
[0012]X-ray CT裝置、PET裝置和SPECT裝置設(shè)置在同一個(gè)旋轉(zhuǎn)裝置上。X_ray CT裝置的掃描區(qū)域成倒三角形，為了各個(gè)成像裝置之間互相沒(méi)有干擾，SPECT裝置位于X-ray CT裝置的掃描區(qū)域外。
[0013]本實(shí)用新型將三個(gè)成像裝置:X射線計(jì)算機(jī)斷層成像X-ray CT裝置、正電子發(fā)射斷層成像PET裝置和單光子發(fā)射斷層成像SPECT裝置設(shè)置在同一個(gè)旋轉(zhuǎn)裝置上，共用一個(gè)掃描床系統(tǒng)和同一掃描區(qū)域,對(duì)于同一個(gè)米樣角度，三個(gè)模態(tài)分時(shí)掃描后，旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行下一個(gè)采樣角度的數(shù)據(jù)采集，旋轉(zhuǎn)一周后實(shí)現(xiàn)了多模態(tài)的同態(tài)等時(shí)成像。
[0014]本實(shí)用新型的同態(tài)等時(shí)多模態(tài)醫(yī)學(xué)影像的成像方法，包括以下步驟:
[0015]I)將被測(cè)體固定在掃描床的前端，調(diào)整掃描床的位置，使被測(cè)體位于掃描區(qū)域中；
[0016]2)調(diào)整旋轉(zhuǎn)裝置的角度，打開(kāi)X-ray CT裝置，進(jìn)行X_ray CT數(shù)據(jù)采集；
[0017]3)關(guān)閉X-ray CT裝置，打開(kāi)PET裝置和SPECT裝置，采用能量甄別法，同時(shí)進(jìn)行PET和SPECT數(shù)據(jù)采集；
[0018]4)當(dāng)X-ray CT,PET和SPECT數(shù)據(jù)采集都結(jié)束后，旋轉(zhuǎn)機(jī)架步進(jìn)一個(gè)角度增量，重復(fù)步驟2)?3)，直到旋轉(zhuǎn)機(jī)架旋轉(zhuǎn)一周，完成X-ray CT、PET、SPECT三個(gè)模態(tài)的同態(tài)等時(shí)掃描成像。
[0019]其中，在步驟2)中，X-ray CT數(shù)據(jù)采集的時(shí)間為20?40秒。
[0020]在步驟3)中，同時(shí)進(jìn)行PET和SPECT數(shù)據(jù)采集的時(shí)間為I?2分鐘。能量甄別法是指，預(yù)先設(shè)定一個(gè)閾值能量Eth，由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)能量信號(hào)的幅度進(jìn)行判斷，對(duì)于能量大于閾值能量的Y射線，由PET裝置接收；而對(duì)于能量小于閾值能量的Y射線，由SPECT裝置接收。
[0021]在步驟4)中，角度增量根據(jù)成像裝置的數(shù)據(jù)采集效率確定，并且由數(shù)據(jù)采集效率要求最高的成像裝置決定。一般情況下，X-ray CT裝置的數(shù)據(jù)采集效率要求較高，而PET和SPECT裝置的數(shù)據(jù)采集效率較低，因此按照X-ray CT裝置的數(shù)據(jù)采集效率確定角度增量。
[0022]本實(shí)用新型在數(shù)據(jù)采集時(shí)，根據(jù)X-ray CT、PET和SPECT探測(cè)原理不同，實(shí)現(xiàn)同態(tài)等時(shí)成像。X-ray CT是通過(guò)探測(cè)由X射線源發(fā)出的X射線穿透被測(cè)物后的衰減來(lái)進(jìn)行斷層成像；PET是通過(guò)探測(cè)注射至被測(cè)物內(nèi)的正電子同位素示蹤劑與電子結(jié)合湮滅后產(chǎn)生的互成180°發(fā)射，能量為511KeV的Y射線對(duì)來(lái)進(jìn)行斷層成像；SPECT是通過(guò)探測(cè)注射至被測(cè)物內(nèi)的具有Y放射性的放射性同位素示蹤劑產(chǎn)生的較低能量的Y射線(一般為100至200KeV之間)來(lái)進(jìn)行斷層成像。由于X射線能量大信號(hào)強(qiáng)，使空氣中的粉塵具有放射性，對(duì)PET和SPECT造成干擾，影響PET和SPECT數(shù)據(jù)采集；并且，X-ray CT模態(tài)的探測(cè)效率較高，信號(hào)信噪比高，因此相比起PET和SPECT，采集時(shí)間較短。因此，為了避免X射線影響PET和SPECT數(shù)據(jù)采集，因此在每一個(gè)采樣角度進(jìn)行采集時(shí)，先進(jìn)行X-ray CT數(shù)據(jù)采集，然后關(guān)閉X射線源和X射線探測(cè)器，之后再進(jìn)行PET和SPECT數(shù)據(jù)采集。對(duì)于PET數(shù)據(jù)采集與SPECT數(shù)據(jù)采集，由于PET與SPECT探測(cè)的、射線能量范圍不同(PET明顯高于SPECT)，并且PET裝置具備符合探測(cè)原理，能夠進(jìn)行電子準(zhǔn)直，因此在SPECT采集時(shí)采用能量甄別設(shè)計(jì)，使PET與SPECT數(shù)據(jù)采集同時(shí)進(jìn)行。當(dāng)三個(gè)模態(tài)的數(shù)據(jù)采集都結(jié)束后，旋轉(zhuǎn)裝置步進(jìn)一個(gè)角度增量，進(jìn)行下一個(gè)采樣角度的數(shù)據(jù)采集。這樣，旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)一周，就可完成X-rayCT,PET,SPECT三個(gè)模態(tài)的同態(tài)等時(shí)掃描成像。本實(shí)用新型在采用對(duì)于同一個(gè)采樣角度，三個(gè)模態(tài)分時(shí)掃描，旋轉(zhuǎn)一周后實(shí)現(xiàn)了三個(gè)模態(tài)的同態(tài)等時(shí)掃描成像。
[0023]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):
[0024]本實(shí)用新型將X射線計(jì)算機(jī)斷層成像X-ray CT裝置、正電子發(fā)射斷層成像PET裝置和單光子發(fā)射斷層成像SPECT裝置設(shè)置在同一個(gè)旋轉(zhuǎn)裝置上，共用一個(gè)掃描床系統(tǒng)和同一掃描區(qū)域，對(duì)于同一個(gè)米樣角度，三個(gè)模態(tài)分時(shí)掃描，旋轉(zhuǎn)一周后實(shí)現(xiàn)了多模態(tài)的同態(tài)等時(shí)成像，有利于不同影像設(shè)備的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使獲取的影像結(jié)果更精確、更可靠，并實(shí)現(xiàn)真正意義上的多模態(tài)動(dòng)態(tài)采集。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本實(shí)用新型的多模態(tài)同態(tài)等時(shí)醫(yī)學(xué)影像成像系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0026]圖2是本實(shí)用新型的多模態(tài)同態(tài)等時(shí)醫(yī)學(xué)影像成像系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)臺(tái)的正視圖；
[0027]圖3本實(shí)用新型的多模態(tài)同態(tài)等時(shí)醫(yī)學(xué)影像成像系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0029]如圖1所示，在本實(shí)施例中，多模態(tài)同態(tài)等時(shí)醫(yī)學(xué)影像成像系統(tǒng)包括:X射線計(jì)算機(jī)斷層成像X-ray CT裝置1、正電子發(fā)射斷層成像PET裝置2、單光子發(fā)射斷層成像SPECT裝置3、旋轉(zhuǎn)裝置4、掃描床裝置5、以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)；其中，X-ray CT裝置1、PET裝置2和SPECT裝置3安裝在同一個(gè)旋轉(zhuǎn)裝置4上，構(gòu)成多模態(tài)成像系統(tǒng)，安裝在底座6的一端；掃描床裝置5安裝在底座的另一端，各個(gè)成像裝置的掃描軌跡在同一個(gè)水平面內(nèi)；各個(gè)成像裝置經(jīng)數(shù)據(jù)線由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣保存至計(jì)算機(jī)；各個(gè)成像裝置共用一個(gè)掃描床裝置和同一個(gè)掃描區(qū)域。
[0030]如圖3所示，旋轉(zhuǎn)裝置包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)41、軸套42和滑環(huán)43。旋轉(zhuǎn)臺(tái)41通過(guò)旋轉(zhuǎn)臺(tái)托架411固定在底座6上，可以完成在平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)臺(tái)的中間具有通孔44 (如圖4所示)，其軸線與掃描床裝置的軸線位于同一個(gè)軸線上?；h(huán)43通過(guò)滑環(huán)托架431安裝在底座上，并且通過(guò)軸套42與旋轉(zhuǎn)臺(tái)41相連接。安裝在旋轉(zhuǎn)臺(tái)41上的各種設(shè)備的數(shù)據(jù)線和電線通過(guò)軸套42進(jìn)入滑環(huán)43，數(shù)據(jù)線和電線經(jīng)滑環(huán)43梳理后分別連接至電源或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)臺(tái)41進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)412、大口徑軸承413、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)414和圓盤(pán)415。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)通過(guò)旋轉(zhuǎn)臺(tái)托架411固定在底座6上，大口徑軸承413安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)414上，與大口徑軸承413相連接的圓盤(pán)415上有固定孔位，用來(lái)固定X_ray CT裝置的X射線源與探測(cè)器及其配套設(shè)備、SPECT裝置的SPECT探測(cè)器及其配套設(shè)備、以及PET裝置的Y射線探測(cè)器及其配套設(shè)備。軸套42用于將大口徑軸承413與后端的滑環(huán)相連接。根據(jù)圓盤(pán)上各項(xiàng)設(shè)備的重量分布情況進(jìn)行配重，保證圓盤(pán)在旋轉(zhuǎn)時(shí)使旋轉(zhuǎn)軸受力均勻。整個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)41的驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)是由驅(qū)動(dòng)電機(jī)412驅(qū)動(dòng)其旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)完成的。驅(qū)動(dòng)電機(jī)412采用大功率的高精度伺服電機(jī)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用齒輪嚙合；保證系統(tǒng)供電與數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕h(huán)43采用多通道、能夠傳輸強(qiáng)弱電、高傳輸速率、能夠保證信號(hào)精確傳輸?shù)母咝阅芑h(huán)，并根據(jù)實(shí)際需要的有效掃描區(qū)域來(lái)決定大口徑軸承的尺寸。
[0031]如圖1所示，掃描床裝置5包括掃描床51、平移機(jī)構(gòu)52和升降機(jī)構(gòu)53 ;升降機(jī)構(gòu)53在底座6上，平移機(jī)構(gòu)安52裝在升降機(jī)構(gòu)53上，掃描床51安裝在平移機(jī)構(gòu)上。升降機(jī)構(gòu)53與平移機(jī)構(gòu)52用于移動(dòng)掃描床51,使其處于掃描區(qū)域的合適位置。掃描床51的前端作為被掃描區(qū)域用于承放被測(cè)體，其孔徑大小應(yīng)適合成像系統(tǒng)的要求。在本實(shí)施例中，掃描床51使用透明的高硬度有機(jī)玻璃，其剛性較好、對(duì)X射線以及可見(jiàn)光吸收較小，此外，為考慮活體被測(cè)體成像的需要，還預(yù)留了麻醉氣體管和被測(cè)體呼吸面罩的空間。
[0032]如圖2所示，X-ray CT裝置I包括:X射線源11、X射線準(zhǔn)直器和X射線探測(cè)器13。在本實(shí)施例中，X-ray CT裝置采用35KV-75KV，40 μ m焦點(diǎn)的微焦點(diǎn)X射線源與面陣X射線探測(cè)器，采用錐束CT掃描方式，X射線源與X射線探測(cè)器相互成對(duì)立并圍繞掃描區(qū)域安裝，借助旋轉(zhuǎn)機(jī)架的轉(zhuǎn)動(dòng)可圍繞被測(cè)體在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。X射線源11發(fā)出X射線，經(jīng)過(guò)X射線準(zhǔn)直器產(chǎn)生滿足要求的X射線束，X射線束通過(guò)被測(cè)體后投影在X射線探測(cè)器13的成像面，生成投影的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)線由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣保存至計(jì)算機(jī)。X-ray CT裝置能夠?qū)崿F(xiàn)透視掃描、螺旋掃描、高精度定點(diǎn)掃描采集模式，能夠?qū)崿F(xiàn)被測(cè)體的高精度斷層成像，并為PET或SPECT裝置提供解剖結(jié)構(gòu)信息，進(jìn)行多模態(tài)融合成像。
[0033]PET裝置2包括:Y射線探測(cè)器21和探測(cè)電子學(xué)裝置；Y射線探測(cè)器21環(huán)繞著通孔44安裝在旋轉(zhuǎn)臺(tái)41上，形成Y射線探測(cè)器陣列，Y射線探測(cè)器陣列呈兩端對(duì)稱(chēng)的弧形結(jié)構(gòu)，弧形的中心與旋轉(zhuǎn)臺(tái)的圓心一致，Y射線探測(cè)器圍繞的區(qū)域形成掃描區(qū)域。探測(cè)電子學(xué)裝置經(jīng)數(shù)據(jù)線與Y射線探測(cè)器相連，并且探測(cè)電子學(xué)裝置不在掃描區(qū)域內(nèi)。Y射線探測(cè)器21由前端能夠?qū)射線轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光的閃爍晶體和后端的高靈敏度的光電探測(cè)器組成，二者之間通過(guò)光導(dǎo)連接。優(yōu)選的，閃爍晶體采用高光子產(chǎn)額的閃爍晶體，如碘化銫晶體，LYSO晶體；光電探測(cè)器宜采用高增益并且能夠探測(cè)位置信息的光電探測(cè)器，如位敏光電倍增管；也可采用直接轉(zhuǎn)換高能射線為電信號(hào)的探測(cè)晶體，如碲鋅鎘(CZT)探測(cè)器。在本實(shí)施例中，PET裝置的Y射線探測(cè)器采用硅酸釔镥閃爍晶體LYSO與硅基半導(dǎo)體光電倍增陣列SiPM構(gòu)成，LYSO晶體與SiPM探測(cè)器之間采用光學(xué)硅油耦合。LYSO晶體具有高光輸出、快發(fā)光衰減、有效原子序數(shù)多、密度大等特性，并且物化性質(zhì)穩(wěn)定、不潮解、對(duì)Y射線探測(cè)效率高；SiPM具有體積小、重量輕、無(wú)需高壓電、不受磁場(chǎng)干擾、壽命長(zhǎng)以及易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。探測(cè)電子學(xué)裝置22包括配套SiPM探測(cè)器前端放大器及甄別單元、位置編碼電子學(xué)單元、脈沖事件時(shí)間提取單元(快速成型放大器、定時(shí)電路、TDC電路)、數(shù)字符合及事件編碼單元、先入先出(First in first out)FIF0數(shù)據(jù)緩沖單元、數(shù)據(jù)采集及接口單元。探測(cè)電子學(xué)裝置通過(guò)一個(gè)時(shí)鐘電路模塊設(shè)置了 一個(gè)時(shí)間窗，同時(shí)落入時(shí)間窗的定時(shí)脈沖則視為是同一個(gè)正電子湮滅事件中產(chǎn)生的Y光子，記錄這些符號(hào)Y光子信號(hào)的位置信息，并將其計(jì)數(shù)，從而得到PET成像原始數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄PET數(shù)據(jù)并將其保存至計(jì)算機(jī)用于圖像重建。Y射線探測(cè)器陣列還可以采用兩個(gè)以上互成等角度的平板結(jié)構(gòu)。
[0034]SPECT裝置3包括=SPECT探測(cè)器31和準(zhǔn)直器32。SPECT探測(cè)器31由前端能夠?qū)射線轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光的閃爍晶體與后端高靈敏度光電探測(cè)器組成，二者之間通過(guò)光導(dǎo)連接。在本實(shí)施例中，SPECT裝置的SPECT探測(cè)器31采用碘化銫CsI晶體與位置靈敏光電倍增管PsPMT構(gòu)成，CsI晶體與PsPMT探測(cè)器之間采用光學(xué)硅油耦合。準(zhǔn)直器32由金屬鉛制成，采用平行孔陣列形式。注射至生物體內(nèi)的單光子示蹤劑發(fā)出Y射線，Y射線經(jīng)閃爍晶體轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光，再經(jīng)過(guò)光電倍增管轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。本實(shí)施例中采用兩個(gè)SPECT探測(cè)器31，探測(cè)器之間互成一定夾角圍繞探測(cè)區(qū)域在平面內(nèi)做旋轉(zhuǎn)，使有效FOV足以覆蓋整個(gè)被測(cè)物體，提高采集效率。探測(cè)器之間的一定夾角在設(shè)計(jì)中根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)指標(biāo)具體確定，在本實(shí)施例中兩個(gè)探測(cè)器之間的夾角為80°。入射的Y射線事件，在晶體上激發(fā)出的熒光的位置，經(jīng)過(guò)權(quán)重網(wǎng)絡(luò)和ADC轉(zhuǎn)為包含位置信息的X、Y、E數(shù)據(jù)，通過(guò)100M傳輸速度的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，形成圖像幀。
[0035]本實(shí)施例的同態(tài)等時(shí)多模態(tài)醫(yī)學(xué)影像的成像方法，包括以下步驟:
[0036]I)將被測(cè)體固定在掃描床的前端，調(diào)整掃描床的位置，使其位于掃描區(qū)域中；
[0037]2)調(diào)整旋轉(zhuǎn)裝置的角度，打開(kāi)X-ray CT裝置，進(jìn)行X_ray CT數(shù)據(jù)采集，采集時(shí)間25秒；
[0038]3)關(guān)閉X-ray CT裝置，打開(kāi)PET裝置和SPECT裝置，同時(shí)進(jìn)行PET和SPECT數(shù)據(jù)采集，采集時(shí)間I分鐘，采用能量甄別法，預(yù)先設(shè)定閾值能量Eth，由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)能量信號(hào)的幅度與閾值能量進(jìn)行比較，PET或SPECT都是先將Y射線的光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，然后將電信號(hào)傳送至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)電信號(hào)的電壓幅值的大小來(lái)進(jìn)行判斷，對(duì)于能量大于閾值能量的Y射線，由PET裝置接收；而對(duì)于能量小于閾值能量的Y射線，由SPECT裝置接收，從而同時(shí)進(jìn)行PET和SPECT數(shù)據(jù)采集；
[0039]4)當(dāng)X-ray CT裝置、PET裝置和SPECT裝置數(shù)據(jù)采集都結(jié)束后，旋轉(zhuǎn)機(jī)架，步進(jìn)角度增量為60，重復(fù)步驟2)?3)，轉(zhuǎn)動(dòng)60個(gè)角度，旋轉(zhuǎn)機(jī)架旋轉(zhuǎn)一周，完成X-ray CT、PET、SPECT三個(gè)模態(tài)的同態(tài)等時(shí)掃描成像。
[0040]最后需要注意的是，公布實(shí)施方式的目的在于幫助進(jìn)一步理解本實(shí)用新型，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解:在不脫離本實(shí)用新型及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換和修改都是可能的。因此，本實(shí)用新型不應(yīng)局限于實(shí)施例所公開(kāi)的內(nèi)容，本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍以權(quán)利要求書(shū)界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種多模態(tài)同態(tài)等時(shí)醫(yī)學(xué)影像成像系統(tǒng)，其特征在于，所述成像系統(tǒng)包括:x射線計(jì)算機(jī)斷層成像X-ray CT裝置(I)、正電子發(fā)射斷層成像PET裝置(2)、單光子發(fā)射斷層成像SPECT裝置(3)、旋轉(zhuǎn)裝置(4)、掃描床裝置(5)、以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)；其中，所述X-ray CT裝置(I)、PET裝置(2)和SPECT裝置(3)安裝在同一個(gè)旋轉(zhuǎn)裝置(4)上，構(gòu)成多模態(tài)成像系統(tǒng)，安裝在底座(6)的一端；所述掃描床裝置(5)安裝在底座(6)的另一端，各個(gè)成像裝置的掃描軌跡在同一個(gè)水平面內(nèi)；各個(gè)成像裝置經(jīng)數(shù)據(jù)線由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣保存至計(jì)算機(jī)；各個(gè)成像裝置共用一個(gè)掃描床裝置(5)和同一個(gè)掃描區(qū)域；所述X-ray CT裝置(I)的X射線源和X射線探測(cè)器以掃描區(qū)域?yàn)橹行南鄬?duì)地安裝在旋轉(zhuǎn)裝置(4)上；所述PET裝置(2)的Y射線探測(cè)器形成的陣列圍繞著掃描區(qū)域安裝在旋轉(zhuǎn)裝置(4)上，陣列采用弧形結(jié)構(gòu)，或者兩個(gè)以上互成等角度的平板結(jié)構(gòu)；所述SPECT裝置(3)對(duì)準(zhǔn)掃描區(qū)域安裝在旋轉(zhuǎn)裝置(4)上，并且位于X-ray CT裝置(I)的掃描區(qū)域外。
2.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)裝置(4)包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)(41)、軸套(42)和滑環(huán)(43);所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)(41)通過(guò)旋轉(zhuǎn)臺(tái)托架(411)固定在底座(6)上；所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)(41)的中間具有通孔(44)，其中心軸與掃描床裝置(5)的軸線共軸；所述滑環(huán)(43)通過(guò)滑環(huán)托架(431)安裝在底座(6)上，并且通過(guò)軸套(42)與旋轉(zhuǎn)臺(tái)(41)相連接。
3.如權(quán)利要求2所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述X-rayCT裝置(I)包括X射線源(11 )、X射線準(zhǔn)直器和X射線探測(cè)器(13);其中，X射線源(11)與X射線探測(cè)器相對(duì)地圍繞著通孔安裝在旋轉(zhuǎn)裝置(4)的旋轉(zhuǎn)臺(tái)(41)上，二者之間形成掃描區(qū)域；所述X射線準(zhǔn)直器安裝在X射線源(11)的前端，位于掃描區(qū)域與X射線源(11)之間。
4.如權(quán)利要求3所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述X射線探測(cè)器(13)采用平板型探測(cè)器或者是線型探測(cè)器；成像模式采用三代CT掃描模式、螺旋CT模式或者錐束CT掃描模式。
5.如權(quán)利要求2所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述PET裝置(2)包括Y射線探測(cè)器(21)和探測(cè)電子學(xué)裝置；其中，Y射線探測(cè)器(21)以通孔(44)為中心安裝在旋轉(zhuǎn)裝置(4)的旋轉(zhuǎn)臺(tái)(41)上，形成Y射線探測(cè)器陣列，Y射線探測(cè)器圍繞的區(qū)域形成掃描區(qū)域；所述探測(cè)電子學(xué)裝置經(jīng)數(shù)據(jù)線與Y射線探測(cè)器相連，并且探測(cè)電子學(xué)裝置不在掃描區(qū)域內(nèi)。
6.如權(quán)利要求2所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述SPECT裝置(3)包括:SPECT探測(cè)器(31)和準(zhǔn)直器(32);其中，SPECT探測(cè)器(31)對(duì)準(zhǔn)掃描區(qū)域固定在旋轉(zhuǎn)裝置(4)的旋轉(zhuǎn)臺(tái)(41)上。
7.如權(quán)利要求2所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述掃描床裝置(5)包括掃描床(51)、平移機(jī)構(gòu)(52 )和升降機(jī)構(gòu)(53 );所述升降機(jī)構(gòu)(53 )在底座(6 )上，所述平移機(jī)構(gòu)安(52 )裝在升降機(jī)構(gòu)(53)上，所述掃描床(51)安裝在平移機(jī)構(gòu)上。
【文檔編號(hào)】A61B6/03GK203749434SQ201420101492
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】任秋實(shí), 盧閆曄, 楊昆 申請(qǐng)人:北京銳視康科技發(fā)展有限公司