專利名稱:一種用于核醫(yī)學(xué)手術(shù)中病灶輔助定位的核素探針的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于核醫(yī)學(xué)手術(shù)中病灶輔助定位的核素探針，所述探針包括前端探測器探針、數(shù)字多道脈沖幅度分析系統(tǒng)和主控系統(tǒng)；所述前端探測器探針與所述數(shù)字多道脈沖幅度分析系統(tǒng)連接；所述數(shù)字多道脈沖幅度分析系統(tǒng)與所述主控系統(tǒng)連接。本實(shí)用新型提供的核醫(yī)學(xué)手術(shù)中的病灶輔助定位的核素探針，是一種體積小，操作簡單，性能好，能自動識別放射性核素，不受探測環(huán)境的干擾，成本較其他核儀器診斷設(shè)備便宜，能運(yùn)用于核醫(yī)學(xué)診斷中的病灶的精確定位，使手術(shù)的進(jìn)行更加方便。
【專利說明】
一種用于核醫(yī)學(xué)手術(shù)中病灶輔助定位的核素探針
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及核醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于核醫(yī)學(xué)手術(shù)中病灶輔助定位的核素探針。
【背景技術(shù)】
[0002]核素探針，是一種用于放射性檢測的設(shè)備，已在核醫(yī)學(xué)診斷中得到應(yīng)用，用某種特定的放射性核素標(biāo)記的放射性藥物進(jìn)入人體某臟器，發(fā)射出的伽瑪射線穿出體外被探測到并記錄顯示放射性核素在臟器中的分布以診斷臟器病變情況，因此核素探針在病灶的定位及其他需要放射性探測的場合也有著極高的應(yīng)用地位。傳統(tǒng)的核素探針采用射線探測器主要有NaI (Tl)閃爍體探測器、HPGe半導(dǎo)體探測器等。NaI (Tl)探測器探測效率高，能夠在常溫下使用，但是能量分辨率差，因此只適用于對分辨率要求不高，或僅需強(qiáng)度測量的場合。
[0003]核醫(yī)學(xué)作為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中一個(gè)完全獨(dú)立的重要學(xué)科，主要內(nèi)容有:利用放射性核素及相應(yīng)的探測儀器，對疾病進(jìn)行臨床檢查和輔助診斷，目前已深入到醫(yī)學(xué)各科并出現(xiàn)了很多分支學(xué)科，如:核心臟病學(xué)，核內(nèi)分泌學(xué)，核神經(jīng)病學(xué)，核腎病學(xué)，核肝病學(xué)，核眼科學(xué)，老年核醫(yī)學(xué)，兒童核醫(yī)學(xué)等。人們普遍認(rèn)為:核醫(yī)學(xué)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)最新成就之一，也是醫(yī)學(xué)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。核診斷在整個(gè)醫(yī)學(xué)診斷中發(fā)揮著越來越多的作用，主要是利用放射性核素及相應(yīng)的探測儀器，對疾病進(jìn)行臨床檢查和輔助診斷。
[0004]隨著核科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和核能和平利用的日益廣泛，核醫(yī)學(xué)的發(fā)展也非常迅速。核醫(yī)學(xué)診斷、治療和研究手段越來越多，很多醫(yī)院都引進(jìn)新的核儀器診斷設(shè)備和醫(yī)用放射性藥物進(jìn)行疾病的診斷與治療，可大多核儀器診斷設(shè)備存在著體積大，操作復(fù)雜，價(jià)格昂貴，難以運(yùn)用于一般的醫(yī)學(xué)診斷治療中，特別是手術(shù)中用放射性核素進(jìn)行定位時(shí)難以進(jìn)行檢測。目前大多數(shù)核醫(yī)學(xué)診斷設(shè)備正朝著體積小、操作簡單、價(jià)格便宜、性能好的、能用于一般醫(yī)學(xué)診斷的方向發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種用于核醫(yī)學(xué)手術(shù)中病灶輔助定位的核素探針，該核素探針是一種體積小，操作簡單，性能好，能自動識別放射性核素，不受探測環(huán)境的干擾，成本較其他核儀器診斷設(shè)備便宜，能運(yùn)用于核醫(yī)學(xué)診斷中的病灶的精確定位，使手術(shù)的進(jìn)行更加方便，具有良好的應(yīng)用前景。
[0006]本實(shí)用新型的目的通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0007]—種用于核醫(yī)學(xué)手術(shù)中病灶輔助定位的核素探針，包括:前端探測器探針、數(shù)字多道脈沖幅度分析系統(tǒng)和主控系統(tǒng)；
[0008]所述前端探測器探針與所述數(shù)字多道脈沖幅度分析系統(tǒng)連接；
[0009]所述數(shù)字多道脈沖幅度分析系統(tǒng)與所述主控系統(tǒng)連接。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0011 ] 1、排除探測環(huán)境干擾:相較于一般的核素探測裝置而言，本方案將優(yōu)質(zhì)的半導(dǎo)體材料、合理的幾何設(shè)計(jì)及多種電子學(xué)校正技術(shù)結(jié)合使用，使前端探針探頭能對探測環(huán)境中射線進(jìn)行屏蔽，并采用屏蔽電纜對數(shù)據(jù)傳輸過程進(jìn)行屏蔽處理，使探測結(jié)果不受環(huán)境的干擾。
[0012]2、自動識別核素:相較于一般的核素探測來說，通過主控系統(tǒng)對多道脈沖幅度分析器處理信號特征的判別，能實(shí)現(xiàn)對探測核素的自動識別。
[0013]3、探針體積小，操作方便，能輔助病灶精確實(shí)時(shí)定位。選擇高性能碲鋅鎘探測器，在提尚探測性能的同時(shí)大大減小探針的體積，使之能運(yùn)用于核醫(yī)學(xué)手術(shù)中病灶的精確定位。
[0014]4、穩(wěn)定性好，本方案探測器后端加上一個(gè)快信號驅(qū)動電路，使之能對探測粒子產(chǎn)生的快信號進(jìn)行處理，提高核素探針的探測性能。
[0015]5、制造成本低。相較于其他的核醫(yī)學(xué)診斷設(shè)備而言，本方案的核素探針結(jié)構(gòu)簡單，制造成本相對較低，可以得到推廣，普通的醫(yī)療機(jī)構(gòu)也能擁有。
[0016]6、操作方便，相較于普通的核醫(yī)學(xué)診斷設(shè)備而言，只需手持核素探針中含有探測器的前端探頭指向需要探測的位置，便可通過主控系統(tǒng)控制，實(shí)現(xiàn)對探測結(jié)果的顯示和報(bào)警，無需繁瑣的操作。
【附圖說明】

[0017]圖1是核素探針系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2是前端探測器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是數(shù)字多道脈沖幅度分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0020]圖4是主控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合實(shí)施例及附圖對本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0022]如圖1所示，為核素探針系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括前端探測器探針、數(shù)字多道脈沖幅度分析系統(tǒng)和主控系統(tǒng)；
[0023]所述前端探測器探針與所述數(shù)字多道脈沖幅度分析系統(tǒng)連接；
[0024]所述數(shù)字多道脈沖幅度分析系統(tǒng)與所述主控系統(tǒng)連接。
[0025]上述探測器探針采用碲鋅鎘探測器；
[0026]所述碲鋅鎘探測器的后端連接靈敏電荷放大器；
[0027]所述靈敏電荷放大器與快信號驅(qū)動器連接。
[0028]碲鋅鎘探測器被認(rèn)為是目前最有前途的室溫核輻射探測器之一。CdZnTe晶體分光率勝過所有能買到的分光鏡。集優(yōu)良的光譜性能和很高的計(jì)數(shù)率于一身，是醫(yī)療、工業(yè)、安全防衛(wèi)和實(shí)驗(yàn)室研發(fā)應(yīng)用中的理想的探測解決方案。它電阻率高，可以獲得較好的分辨率，平均原子序數(shù)高，目前的生產(chǎn)工藝可制備體積為l-2cm3的CdZnTe單晶體，探測能量達(dá)到IMeV以上，因此單位體積的探測效率高，同時(shí)體積小，重量輕，適于做成便攜式的探測器。更重要的是，它可以在室溫下長期工作。
[0029]綜合考慮選擇高性能碲鋅鎘探測器，將優(yōu)質(zhì)的半導(dǎo)體材料、合理的幾何設(shè)計(jì)以及多種電子學(xué)校正技術(shù)結(jié)合使用:首先將探針探頭的外部除最前端外的部分涂上l_2mm的鎢鋼，能防止探測環(huán)境中射線打到探測器中，起到屏蔽外部探測環(huán)境中射線對探測器探測數(shù)據(jù)影響的作用，并在探測器前端鍍上鋁箔(高能射線測量時(shí)入射窗采用了原子序數(shù)低的鋁箔)，提高對放射性藥物的探測效率。
[0030]CdZnTe晶體可以在室溫狀態(tài)下直接將射線轉(zhuǎn)光子變?yōu)殡娮?，CdZnTe探頭的表面是很薄的金屬電極，這些電極在偏壓作用下，在探測器內(nèi)部產(chǎn)生電場。當(dāng)有電離能力的射線和CdZnTe晶體作用時(shí)，晶體內(nèi)部產(chǎn)生電子和空穴對，并且數(shù)量和入射光子的能量成正比。帶負(fù)電的電子和帶正電的空穴朝不同的電極運(yùn)動，最終被收集起來。探測器后端接靈敏電荷放大器，對探測信號進(jìn)行放大，后端再加上一個(gè)快信號驅(qū)動電路，最后得到一個(gè)雙指數(shù)的脈沖信號，這些信號通過多道分析器形成入射光子的能譜。整個(gè)前端探測探頭只有一個(gè)手指頭大小，方便定位。其前端探測器結(jié)構(gòu)如圖2所示。
[0031]上述數(shù)字多道脈沖幅度分析系統(tǒng)包括程控放大器、高速ADC和FPGA;所述程控放大器連接高速ADC;高速ADC連接所述FPGA。
[0032]多道脈沖幅度分析器在礦產(chǎn)普查與勘探、醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測等多各領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。伴隨著近年來計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的模擬多道脈沖分析器已經(jīng)逐步被數(shù)字化的多道脈沖幅度分析器所代替。相對于模擬的多道脈沖幅度分析器，數(shù)字化的多道脈沖幅度分析器在成本、體積、功耗及測量精度和速度方面有著很大的優(yōu)勢。利用數(shù)字信號處理技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對脈沖信號的濾波、成型、峰值檢測等處理，使多道脈沖幅度分析技術(shù)提高到了一個(gè)新的高度。
[0033]將前端探測得到的雙指數(shù)的脈沖信號通過l-5m的屏蔽電纜送入多道脈沖幅度分析器，進(jìn)行能譜分析，因?yàn)楹溯椛涮綔y器輸出的信號幅度比較微弱(一般mv量級)，而ADC的輸入信號的幅度一般都要求在幾百mv或幾V左右，因此設(shè)計(jì)了專門的程控放大電路再次放大。數(shù)字核能譜測量系統(tǒng)是將探測器輸出的模擬信號首先放大一定的倍數(shù)后，利用ADC把信號連續(xù)的脈沖離散數(shù)字化，然后采用一定的算法，對數(shù)字化的信號提取脈沖幅度值，最終獲取能譜的各方面信息。
[0034]實(shí)現(xiàn)對探測信號的分析整理主要是多道脈沖幅度分析系統(tǒng)的FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列Field Programmable Gata Array)，F(xiàn)PGA內(nèi)部米用Verilog語言設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)AD米樣控制模塊、峰值提取模塊、雙端口 RAM設(shè)計(jì)及控制模塊、實(shí)時(shí)脈沖緩存模塊和SPI讀寫控制模塊。其數(shù)字多道脈沖幅度分析系統(tǒng)框圖如圖3所示。
[0035]上述主控系統(tǒng)連接設(shè)置有蜂鳴報(bào)警器和LED顯示器;主控系統(tǒng)主要是單片機(jī)通過處理數(shù)字多道脈沖幅度分析系統(tǒng)得到的信號，主要作為FPGA和上位機(jī)通信的橋梁，通過SPI總線方式與FPGA實(shí)現(xiàn)命令的交互與數(shù)據(jù)的傳輸，最后通過USB虛擬串口技術(shù)實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)的信息交互。實(shí)現(xiàn)核素的自動識別，并將測量結(jié)果通過LED進(jìn)行顯示，當(dāng)測量核素為注入人體的放射性藥物時(shí)，控制蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警;其主控系統(tǒng)框圖如圖4所示。
[0036]雖然本實(shí)用新型所揭露的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本實(shí)用新型而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本實(shí)用新型。任何本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于核醫(yī)學(xué)手術(shù)中病灶輔助定位的核素探針，其特征在于，所述探針包括前端探測器探針、數(shù)字多道脈沖幅度分析系統(tǒng)和主控系統(tǒng)； 所述前端探測器探針與所述數(shù)字多道脈沖幅度分析系統(tǒng)連接； 所述數(shù)字多道脈沖幅度分析系統(tǒng)與所述主控系統(tǒng)連接； 所述探測器探針采用碲鋅鎘探測器； 所述碲鋅鎘探測器的后端連接靈敏電荷放大器； 所述靈敏電荷放大器與快信號驅(qū)動器連接。2.如權(quán)利要求1所述的用于核醫(yī)學(xué)手術(shù)中病灶輔助定位的核素探針，其特征在于，所述數(shù)字多道脈沖幅度分析系統(tǒng)包括程控放大器、高速ADC和FPGA;所述程控放大器連接高速ADC ；高速ADC連接所述FPGA。3.如權(quán)利要求1所述的用于核醫(yī)學(xué)手術(shù)中病灶輔助定位的核素探針，其特征在于，所述主控系統(tǒng)連接設(shè)置有蜂鳴報(bào)警器和LED顯示器。
【文檔編號】A61B90/11GK205698051SQ201620222161
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年3月22日
【發(fā)明人】曾國強(qiáng), 葛良全, 徐亞東, 魏世龍, 賴茂林, 張開琪
【申請人】成都理工大學(xué)