專利名稱：閃爍分層攝影儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)用核素設(shè)備，尤其涉及一種閃爍分層攝影儀。
技術(shù)背景
目前，在正電子引發(fā)的Y光探測定位系統(tǒng)中，通常利用環(huán)狀像素探測器，探測病人或動物(合稱生物體)體內(nèi)的正電子核素發(fā)出的一對Y光子，并利用電子準直技術(shù)進行投影定位，然后經(jīng)計算機處理，獲取任意投影角度的生物體體內(nèi)核素分布的投影圖像，從而可得到生物體特定組織(熱源或冷源)的定位信息。
雖然Y光符合探測定位系統(tǒng)被用以光子的準直及探測，但對具有較少核素分布的生物體的外部組織，如皮膚，卻不能很好地成像，因此不能獲取生物體的外部信息。也不能進行放療定位。
因此，目前單一的Y光探測定位并不能完全滿足醫(yī)用診斷需求。 發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種閃爍分層攝影儀，通過將生物體正電子投影透視的圖像信息與激光外部輪廓線的圖像信息的雙模態(tài)信息融合，使得能夠獲得生物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部結(jié)構(gòu)相結(jié)合的定位信息，有效滿足了醫(yī)用診斷需求。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種閃爍分層攝影儀，包括
—探測定位系統(tǒng)，用于獲取生物體體內(nèi)核素的投影透視的圖像信息；
一激光定位系統(tǒng)，用于獲取生物體的外部輪廓線的圖像信息；以及
一主控和圖像處理工作站系統(tǒng)，用于將所述生物體體內(nèi)核素的投影透視的圖像信息和所述外部輪廓線的圖像信息進行雙模態(tài)信息融合處理。
優(yōu)選的，所述探測定位系統(tǒng)利用環(huán)狀像素陣列探測器單獨聯(lián)合X線探測器，獲取任意角度的生物體體內(nèi)的正電子圖像信息，以及向下或多方向的X射線圖像信息。
優(yōu)選的，所述探測定位系統(tǒng)聯(lián)合單光子探測器和X線探測器，獲取任意角度的生物體體內(nèi)的正電子圖像信息，以及向下或多方向的單光子和X射線圖像信息。
優(yōu)選的，所述閃爍分層攝影儀還包括
一前端電子學系統(tǒng)，用于接收來自所述探測定位系統(tǒng)的圖像信息，并對所述圖像信息進行數(shù)字化處理，然后發(fā)送給所述主控和圖像處理工作站系統(tǒng)。
優(yōu)選的，所述閃爍分層攝影儀還包括
一機電控制系統(tǒng)，用于對所述探測定位系統(tǒng)和激光定位系統(tǒng)中的各個部件進行控制。
優(yōu)選的，所述閃爍分層攝影儀還包括心電儀和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中所述心電儀通過所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與所述主控和圖像處理工作站系統(tǒng)連接，所述機電控制系統(tǒng)和所述前端電子學系統(tǒng)通過所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與所述主控和圖像處理工作站系統(tǒng)連接。
優(yōu)選的，所述探測定位系統(tǒng)為Y光探測定位系統(tǒng)。
優(yōu)選的，所述激光定位系統(tǒng)包括激光發(fā)生器、轉(zhuǎn)動機架和光敏探測陣列。
由上述技術(shù)方案可知，通過將生物體正電子投影透視的圖像信息與激光外部輪廓線的圖像信息的雙模態(tài)信息融合，使得能夠獲得生物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部結(jié)構(gòu)相結(jié)合的定位信息，有效滿足了醫(yī)用診斷需求。


圖1為本發(fā)明的實施例中閃爍分層攝影儀的原理框圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例和附圖，對本發(fā)明實施例做進一步詳細地說明。在此，本發(fā)明的示意性實施例及說明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
參見圖1，為本發(fā)明的實施例中閃爍分層攝影儀的原理框圖，該閃爍分層攝影儀包括
一探測定位系統(tǒng)101，用于獲取生物體體內(nèi)核素的投影透視的圖像信息；
在本實施例中，探測定位系統(tǒng)101可利用環(huán)狀像素陣列探測器單獨聯(lián)合X線探測器，來獲取任意角度的生物體體內(nèi)的正電子圖像信息，以及向下或多方向的X射線圖像信息；或者該探測定位系統(tǒng)101可聯(lián)合單光子探測器和X線探測器，獲取任意角度的生物體體內(nèi)的正電子圖像，以及向下或多方向的單光子和X射線圖像信息；
一激光定位系統(tǒng)102，用于獲取生物體的外部輪廓線的圖像信息；以及
一主控和圖像處理工作站系統(tǒng)103，用于將所述生物體體內(nèi)核素的投影透視的圖像信息和所述外部輪廓線的圖像信息進行雙模態(tài)信息融合處理。
在本實施例中，主控和圖像處理工作站系統(tǒng)103可對整個閃爍分層攝影儀的運行、操作、定位、分析等進行控制，例如將生物體體內(nèi)核素的投影透視的圖像信息、單光子和 X射線進行計算分析，將所述生物體體內(nèi)正電子、單光子或X線核素的圖像信息與計算機斷層掃描(CT)、磁共振(MR)圖像或計算機斷層掃描(CT)放療定位圖像進行融合處理。
在本實施例中，該探測定位系統(tǒng)101可選用Y光探測定位系統(tǒng)，通過Y光探測定位系統(tǒng)對體內(nèi)含正電子核素藥物的生物體進行Y光探測，并利用電子準直技術(shù)進行符合測量，記錄符合Y光子事例的能量，探測器編碼，發(fā)生時間，利用能量閾技術(shù)和軟件相結(jié)合的方法排除散射，利用延時符合線路消除偶然(隨機生成的虛假事例)符合事例。
上述Y光探測定位系統(tǒng)可利用探測器編碼與探測空間的徑向坐標與軸向坐標 (即橫切層坐標)的換算，獲取任意投影角度的生物體體內(nèi)核素分布的投影圖像，并以單個圖像或圖像序列方式進行實時顯示。
在本實施例中，上述Y光探測定位系統(tǒng)可包括多個Block探測器，近似于環(huán)形。 Block探測器中的BGO晶體(一種閃爍晶體材料)被切割成深淺不一窄縫，形成長度不等的晶體條，然后將BGO晶體耦合到四個光電倍增管，四個光電倍增管用來接收各晶體條的光子，從而可根據(jù)Angle原理確定出射線射中的晶體條。由于采用三維(3D)采集方式，使計數(shù)率比2D方式(如普通γ )相機提高5 7倍，圖像空間分辨率可達到4 5mm。用單光子探測器單方位或多方位進行體內(nèi)單光子線量的采集和分析；用X線探測器對環(huán)境所產(chǎn)生的X殘線進行采集和分析。
在本實施例中，該激光定位系統(tǒng)102可用于進行測定定位和放療定位。該激光定位系統(tǒng)102包括激光發(fā)生器、轉(zhuǎn)動機架和光敏探測陣列。由一維光敏探測陣列獲取激光投射的生物體外輪廓投影，由轉(zhuǎn)動機架帶動激光發(fā)生與定位裝置，獲取多個不同視角的光影， 通過檢查床和轉(zhuǎn)動機架的平動運動，獲取生物體不同軸向部位的光影信息，并將獲取的光影信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
在本發(fā)明的另一實施例中，該閃爍分層攝影儀還包括
一前端電子學系統(tǒng)104，用于接收來自所述探測定位系統(tǒng)101的投影透視的圖像信息，并對所述投影透視的圖像信息進行數(shù)字化處理，然后發(fā)送給所述主控和圖像處理工作站系統(tǒng)103。
該前端電子學系統(tǒng)104所有的接口可都采用標準接口，例如RS232 ( 一種通信接口)，RS485 ( 一種通信接口)，TCP/IP (傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議)，PCI (外部部件互連標準)，SCSI (小型計算機系統(tǒng)接口)等，采用標準接口便于前端電子學系統(tǒng)104的升級換代。
在本實施例中，前端電子學系統(tǒng)104中的Block模擬板可接收到來自探測定位系統(tǒng)101中Block探測器的模擬信號，并可經(jīng)放大、恒比定時、積分、求和、ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器) 變換、TDC(時間數(shù)字轉(zhuǎn)換電路)變換等多種處理過程，形成能表示事件的位置、時間、能量的信息。
在前端電子學系統(tǒng)104設(shè)計中，可充分利用了新型的電子學設(shè)計技術(shù)，采用了性能優(yōu)異的集成電路，如FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)，CPLD(復雜可編程邏輯器件)，F(xiàn)LASH ADC 等，使得這一系統(tǒng)不僅功能強大、性能穩(wěn)定、易于維護，而且體積小，功耗低。
前端電子學系統(tǒng)104中的Block模擬板有四路模擬信號的輸入口，即能接一個 Block探測器。該前端電子學系統(tǒng)104可采用程控DAC、程控放大器，高速比較器，F(xiàn)lashADC 等芯片來實現(xiàn)。
Block模擬板的功能是將模擬信號的數(shù)字化處理、模擬參數(shù)配置、輸出單事例數(shù)據(jù)。Block模擬板的性能參數(shù)為最大計數(shù)率為200kcps (千周/秒)，積分時間為700ns， 時間分辨為2ns，積分非線性小于2%，ADC轉(zhuǎn)換速度為16MHz。
在本發(fā)明的另一實施例中，該閃爍分層攝影儀還包括機電控制系統(tǒng)105，用于對探測定位系統(tǒng)101和激光定位系統(tǒng)102中的各個部件進行控制。
該機電控制系統(tǒng)105可以完成檢查床的移動控制，棒源伸出/縮回/旋轉(zhuǎn)控制和位置信息輸出，準直器伸出/縮回控制和位置信息輸出，激光燈的開/關(guān)控制，激光接收器的位置移動，液晶顯示與鍵盤控制，水冷及高壓/低壓電源等其它系統(tǒng)的控制。
在本發(fā)明的另一實施例中，該閃爍分層攝影儀還包括心電儀106和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)107，其中心電儀106通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)107與主控和圖像處理工作站系統(tǒng)103連接，機電控制系統(tǒng)105和前端電子學系統(tǒng)104通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)107與主控和圖像處理工作站系統(tǒng)103連接。
在本實施例中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)107有兩方面的作用，一方面在主控和圖像處理工作站系統(tǒng)103與前端電子學系統(tǒng)104之間或與機電控制系統(tǒng)105之間起上傳下達數(shù)據(jù)的作用，另一方面數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)107通過接收前端電子學系統(tǒng)104的單事例進行符合判選，在透射掃描采集過程中，依據(jù)來自機電控制系統(tǒng)105的棒源位置信息或心電儀106的信息對符合事例進行分幀處理判選。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)107可利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)、面向?qū)ο缶幊痰能浖夹g(shù)和新型的電子學設(shè)計技術(shù)等設(shè)計而成。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)107可完成符合參數(shù)設(shè)置、事件符合判選、 2D/3D掃描、T/E掃描、有無門控掃描及通信等多種功能。
在本實施例中，主控和圖像處理工作站系統(tǒng)103可以是基于Windows的計算機控制系統(tǒng)，該主控和圖像處理工作站系統(tǒng)103通過高速光纖向數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)107傳遞命令，并接收來自其他系統(tǒng)的命令或數(shù)據(jù)，并可向磁盤陣列存儲掃描獲取的list mode數(shù)據(jù)。
在本實施例中，主控和圖像處理工作站系統(tǒng)103中應(yīng)用的軟件包提供了將原始 list mode數(shù)據(jù)合成為任意角度投影圖像的算法，該主控和圖像處理工作站系統(tǒng)103支持 DIC0M3標準，可進行激光外部輪廓線的與投影透視的定位信息的融合。主控和圖像處理工作站系統(tǒng)103將激光定位系統(tǒng)102提供的原始光影信息合成生物體外部輪廓線(或部分輪廓線，視生命體位置和光照范圍而定)，再由輪廓線合成輪廓曲面，進而合成任意剖面/層的外界輪廓線。通過坐標換算，采用絕對物理空間位置配準法，將該輪廓線以常規(guī)的圖像融合方式與相對應(yīng)剖面/層的正電子核素的投影透視圖像進行聯(lián)合顯示。
下面簡單介紹下，如何通過本實施例中的閃爍分層攝影儀來進行醫(yī)用診斷，首先將活的生物體注入含正電子核素的藥物，或誘導體內(nèi)產(chǎn)生正電子核素，將其放入該設(shè)備的檢查床上，一次可探測區(qū)域(FOV)為16(軸向)X56X56CM3，多次移動床位即可進行長生物體的探測，采集時間為5-20分鐘。
一旦開始采集，即可有投影圖像的實時顯示，最小刷新速度為1秒，可選取最敏感的角度進行圖像播放；可在圖像上進行感興趣區(qū)(ROI)處理，可對特定組織進行勾畫，結(jié)合激光定位系統(tǒng)進行絕對定位。圖像數(shù)據(jù)及定位信息可以多種方式保存與轉(zhuǎn)換，并可進行 DICOM打印(通過與主控和圖像處理工作站系統(tǒng)103連接的打印機)和遠程傳輸。
由上述技術(shù)方案可知，通過將生物體正電子投影透視的圖像信息與激光外部輪廓線的圖像信息的雙模態(tài)信息融合，使得能夠獲得生物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部結(jié)構(gòu)相結(jié)合的定位信息，有效滿足了醫(yī)用診斷需求。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種閃爍分層攝影儀，其特征在于，包括一探測定位系統(tǒng)，用于獲取生物體體內(nèi)核素的投影透視的圖像信息； 一激光定位系統(tǒng)，用于獲取生物體的外部輪廓線的圖像信息；以及一主控和圖像處理工作站系統(tǒng)，用于將所述生物體體內(nèi)核素的投影透視的圖像信息和所述外部輪廓線的圖像信息進行雙模態(tài)信息融合處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閃爍分層攝影儀，其特征在于，所述探測定位系統(tǒng)利用環(huán)狀像素陣列探測器單獨聯(lián)合X線探測器，獲取任意角度的生物體體內(nèi)的正電子圖像信息，以及向下或多方向的X射線圖像信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的閃爍分層攝影儀，其特征在于，所述探測定位系統(tǒng)聯(lián)合單光子探測器和X線探測器，獲取任意角度的生物體體內(nèi)的正電子圖像信息，以及向下或多方向的單光子和X射線圖像信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閃爍分層攝影儀，其特征在于，所述閃爍分層攝影儀還包括 一前端電子學系統(tǒng)，用于接收來自所述探測定位系統(tǒng)的圖像信息，并對所述圖像信息進行數(shù)字化處理，然后發(fā)送給所述主控和圖像處理工作站系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的閃爍分層攝影儀，其特征在于，所述閃爍分層攝影儀還包括 一機電控制系統(tǒng)，用于對所述探測定位系統(tǒng)和激光定位系統(tǒng)中的各個部件進行控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的閃爍分層攝影儀，其特征在于，所述閃爍分層攝影儀還包括 心電儀和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中所述心電儀通過所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與所述主控和圖像處理工作站系統(tǒng)連接，所述機電控制系統(tǒng)和所述前端電子學系統(tǒng)通過所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與所述主控和圖像處理工作站系統(tǒng)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的閃爍分層攝影儀，其特征在于，所述探測定位系統(tǒng)為γ光探測定位系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的閃爍分層攝影儀，其特征在于，所述激光定位系統(tǒng)包括激光發(fā)生器、轉(zhuǎn)動機架和光敏探測陣列。
全文摘要
本發(fā)明提供一種閃爍分層攝影儀，涉及一種醫(yī)用核素設(shè)備，該閃爍分層攝影儀包括一探測定位系統(tǒng)，用于利用環(huán)狀像素陣列探測器，獲取任意投影角度的生物體體內(nèi)核素的投影透視的圖像信息；一激光定位系統(tǒng)，用于獲取生物體的外部輪廓線的圖像信息；以及一主控系統(tǒng)，用于將所述生物體體內(nèi)核素的投影透視的圖像信息和所述外部輪廓線的圖像信息進行雙模態(tài)信息融合處理。可實現(xiàn)生物體正電子投影透視的圖像信息與激光外部輪廓線的圖像信息的雙模態(tài)信息融合，能夠獲得生物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部結(jié)構(gòu)相結(jié)合的定位信息。
文檔編號A61B5/00GK102525521SQ20101060096
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者孫啟銀, 曾海寧 申請人:北京大基康明醫(yī)療設(shè)備有限公司