一種具有窗口的平板pet成像裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種具有窗口的平板PET成像裝置，包括：第一平板，第一平板由多個PET探測器依序排列形成板狀，第一平板上設(shè)置有至少一個窗口；第二平板，第二平板由若干個PET探測器依序排列形成板狀，第二平板平行于第一平板設(shè)置；以及支撐裝置，第一平板和第二平板固定于支撐裝置上。本實用新型通過在平板PET上設(shè)置窗口，在保證實時定位掃描效果的同時為放療等其它操作提供了空間，可以真正實現(xiàn)在不影響治療操作的前提下進行實時的診斷以及定位導(dǎo)航。
【專利說明】
一種具有窗口的平板PET成像裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種醫(yī)療器械，更具體地涉及一種具有窗口的平板PET成像裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]癌癥是當前對人類生命健康威脅最大的疾病之一，當前普遍采用手術(shù)、放療以及化療作為癌癥的治療手段。對于放療而言，其利用放射性同位素的射線、X線治療機產(chǎn)生的普通X線、加速器產(chǎn)生的高能X線、各種加速器產(chǎn)生的電子束、質(zhì)子、快中子以及重粒子等進行癌癥治療，放療作為一種重要的癌癥治療手段，如何提升其療效是人們重點研究的方向。通常，通過優(yōu)化射線的劑量分布可以顯著的提升放療的療效，而優(yōu)化射線的劑量分布的關(guān)鍵在于準確的獲取腫瘤及其周圍組織的生理生化信息。
[0003]為了提升放療療效，通常在手術(shù)或放療之前進行定位導(dǎo)航以準確的獲取腫瘤及其周圍組織的生理生化信息?，F(xiàn)有技術(shù)中定位導(dǎo)航通常采用醫(yī)學(xué)影像設(shè)備對病變器官的癌細胞區(qū)域進行初步的定位，然后對病變區(qū)域進行手術(shù)切除或放射治療。然而，目前的臨床放療導(dǎo)航系統(tǒng)仍存在以下問題:
[0004]首先，當前的定位導(dǎo)航主要基于CT等解剖圖像進行，難以準確地識別乏氧組織和壞死病灶。放療射線對腫瘤的治療作用主要體現(xiàn)在殺傷活性腫瘤細胞，尤其是富氧細胞。射線作用于細胞會引起水分子的電離，形成自由基R.，比如0H.自由基，若細胞中有分子氧存在，則自由基R.會產(chǎn)生如下反應(yīng):R.+O2^RO2.，從而進一步引發(fā)對細胞內(nèi)的分子產(chǎn)生破壞作用的產(chǎn)物。上述反應(yīng)的前提是氧氣的存在，當腫瘤組織處于乏氧狀態(tài)時，射線對于腫瘤的治療作用就會大大減弱。此外，對于腫瘤中存在的壞死組織，已經(jīng)不需要進行照射。因此，為了減輕對病人的正常組織的傷害，在放療中需要能夠調(diào)整乏氧組織以及壞死區(qū)域的照射劑量，準確地識別乏氧組織和壞死病灶就顯得尤為重要。
[0005]其次，當前對于亞臨床病灶的治療存在一定盲目性，CT等設(shè)備無法對亞臨床病灶進行有效定位，更無法為放療提供導(dǎo)航。亞臨床病灶(例如乳腺癌)是腫瘤發(fā)病過程中經(jīng)常出現(xiàn)的伴隨癥狀，其通常位于腫瘤主體周圍或遠隔位置，有時是多發(fā)病灶，其在顯微鏡下為陰性的組織，通常難以發(fā)現(xiàn)，采用一般的臨床檢查更無法發(fā)現(xiàn)。若亞臨床病灶不加以消滅，會造成相當大數(shù)目的病人治療失敗。
[0006]再次，現(xiàn)有技術(shù)的定位導(dǎo)航不能實時的向醫(yī)生或者技師反饋腫瘤及其周圍組織的生理生化信息。在放療過程中，自由基會對活體細胞造成損傷，比如，腫瘤組織活性降低造成氧分壓降低，導(dǎo)致病灶的射線靈敏度降低;又比如，由于人體本身生理機能的復(fù)雜性，會產(chǎn)生臨床上各種偶然或者難以預(yù)見的狀況，導(dǎo)致不能及時判斷射線對于正常組織是否即將產(chǎn)生不可逆損傷。因此，若能夠及時反饋腫瘤及其周圍組織的生理生化信息，在射線即將對正常組織產(chǎn)生不可逆損傷之前調(diào)整劑量的分布，將會降低對患者的損傷，提高患者生活質(zhì)量和存活率。
[0007]最后，現(xiàn)有技術(shù)中獲得的劑量分布不夠精確。在做放療計劃時，考慮到呼吸及器官運動、患者定位的重復(fù)誤差對靶體積的影響，為了保證放療效果，放療時采用的計劃靶區(qū)一般會比實際靶區(qū)半徑多數(shù)厘米，如此在放療時會增加對正常組織的損傷，尤其是當靶區(qū)與射線敏感組織重合時將陷入兩難的境地，若為了保護對射線敏感的正常組織而減小靶區(qū)面積或降低劑量，則不能夠?qū)Σ≡钤斐捎行?若為了充分治療而使用較大靶區(qū)域和劑量，則導(dǎo)致組織受到額外劑量照射，對正常組織造成更大損傷。因此，若能夠提高劑量分布的精度，則可降低對正常組織的損傷。
[0008]綜上，從放射生物學(xué)的角度而言，為了改善放療的效果，就要求放療導(dǎo)航和觀測的設(shè)備能夠準確地從生理生化信息方面反應(yīng)組織的狀態(tài)和變化，快速提供信息以實現(xiàn)定位導(dǎo)航和實時反饋，同時以高分辨率實現(xiàn)對靶區(qū)的精確的劑量分布。
[0009]正電子發(fā)射計算機斷層成像(PET，positron emiss1n tomography)作為一種功能成像技術(shù)，相對于CT而言，其在放療定位導(dǎo)航中獲取腫瘤及其周圍組織的生理生化信息時有著絕對的優(yōu)勢，同時相對于MRI而言，其并不會由于磁化手術(shù)設(shè)備而影響手術(shù)操作。因此，應(yīng)用PET成像技術(shù)進行腫瘤手術(shù)的放療導(dǎo)航是一種科學(xué)有效的選擇。
[0010]傳統(tǒng)的PET采用多個探測器部件組建成接近環(huán)形結(jié)構(gòu)的封閉成像系統(tǒng)，比如日本的Taiga Yamaya等人提出的Open PET(參見An initial investigat1n of open PETgeometries，2007 IEEE nuclear science symposium conference record)，其米用環(huán)形探測環(huán)結(jié)構(gòu)，如圖1所示，其特點在于采用兩個相互平行的、相隔一定間距的探測環(huán)I和2，這樣放療射線就可以通過兩個探測環(huán)中間的空間3照射到人體4。此方法雖然能夠解決探測環(huán)阻擋放療射線的問題，然而在使用同樣數(shù)量探測器的情況下，由于靈敏度與探測環(huán)的覆蓋角度成正比，Open PET的覆蓋角度會隨著間距的增大而減小，相對于傳統(tǒng)PET會進一步犧牲其靈敏度，導(dǎo)致成像性能惡化，難以做到實時動態(tài)成像進行放療導(dǎo)航。同時，為了使視場能夠覆蓋大部分人的軀干，目前臨床的環(huán)形結(jié)構(gòu)PET的內(nèi)徑一般在70cm以上、外徑可達2m左右，體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可供醫(yī)療人員操作的空間有限，因此仍然難以和放療設(shè)備整合使用。
【實用新型內(nèi)容】
[0011]本實用新型的目的是提供一種具有窗口的平板PET成像裝置，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中在進行放療導(dǎo)航時無法實時的定位掃描而且操作空間不足的問題。
[0012]本實用新型提供的具有窗口的平板PET成像裝置，包括:第一平板，第一平板由多個PET探測器依序排列形成板狀，第一平板上設(shè)置有至少一個窗口 ；第二平板，第二平板由若干個PET探測器依序排列形成板狀，第二平板平行于第一平板設(shè)置；以及支撐裝置，第一平板和第二平板固定于支撐裝置上。
[0013]窗口的面積為所述PET探測器面積的整數(shù)倍。
[0014]窗口的面積介于I平方厘米?I平方米之間。
[0015]根據(jù)本實用新型的一個實施例，第二平板上設(shè)置至少一個窗口。
[0016]根據(jù)本實用新型的一個實施例，第一平板和第二平板形狀相同。
[0017]根據(jù)本實用新型的一個實施例，第一平板和第二平板形狀不同。
[0018]根據(jù)本實用新型的一個實施例，支撐裝置包括:旋轉(zhuǎn)支架;兩條第一導(dǎo)軌，第一導(dǎo)軌相互平行的設(shè)置于旋轉(zhuǎn)支架上；以及至少兩條第二導(dǎo)軌，第二導(dǎo)軌垂直于第一導(dǎo)軌且通過第一滑塊固定于第一導(dǎo)軌上，第一平板和第二平板通過第二滑塊鉸接于第二導(dǎo)軌上。
[0019]每個第一滑塊上還設(shè)置有垂直于第一導(dǎo)軌且向相對的另一第一導(dǎo)軌延伸的固定板，第二軌道固定于固定板上。
[0020]根據(jù)本實用新型的另一個實施例，支撐裝置還包括驅(qū)動電機以及第三導(dǎo)軌，其中，旋轉(zhuǎn)支架為圓形，驅(qū)動電機的驅(qū)動齒輪與旋轉(zhuǎn)支架嚙合，第三導(dǎo)軌分布垂直于第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌，第一平板和第二平板通過第三滑塊固定于第三導(dǎo)軌上。
[0021]根據(jù)本實用新型的一個實施例，PET探測器的形狀為三角形或平行四邊形。
[0022]本實用新型提供的具有窗口的平板PET成像裝置，便于在手術(shù)或放療過程中對癌細胞進行實時診斷定位，可以實時反映癌細胞的分布狀況和病理情況，避免了因為癌細胞的擴散變化等造成的定位失誤；同時，本實用新型中在平板PET上設(shè)置窗口，在保證實時定位掃描效果的同時為放療等其它操作提供了空間，可以真正實現(xiàn)在不影響治療操作的前提下進行實時的診斷、定位、導(dǎo)航;另外，本實用新型能夠準確地從生理生化信息方面反應(yīng)組織的狀態(tài)和變化，實現(xiàn)放療導(dǎo)航中快速成像，從而為提高射線劑量分布的精度提供依據(jù)和標準，從而改善放療效果。
【附圖說明】
[0023]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的OpenPET的環(huán)形探測環(huán)結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0024]圖2是根據(jù)本實用新型的一個實施例的具有窗口的平板PET成像裝置的立體示意圖；
[0025]圖3是根據(jù)圖2的具有窗口的平板PET成像裝置的探測器陣列和窗口的布置示意圖；
[0026]圖4是根據(jù)本實用新型的另一個實施例的探測器陣列和窗口的布置示意圖；
[0027]圖5是根據(jù)本實用新型的另一個實施例的探測器陣列和窗口的布置示意圖；
[0028]圖6是根據(jù)本實用新型的另一個實施例的探測器陣列和窗口的布置示意圖；
[0029]圖7是根據(jù)本實用新型的另一個實施例的具有窗口的平板PET成像裝置的立體示意圖。
【具體實施方式】
[0030]以下結(jié)合具體實施例，對本實用新型做進一步說明。應(yīng)理解，以下實施例僅用于說明本實用新型而非用于限制本實用新型的范圍。
[0031]圖2是根據(jù)本實用新型的一個實施例的具有窗口的平板PET成像裝置的立體示意圖，由圖2可知，本實用新型提供的平板PET成像裝置包括第一平板10、第二平板20以及支撐機構(gòu)，第一平板10和第二平板20平行布置且通過支撐裝置固定。具體而言，該支撐裝置包括第一導(dǎo)軌30、第二導(dǎo)軌40以及旋轉(zhuǎn)支架50，其中，兩條平行布置的第一導(dǎo)軌30設(shè)置于環(huán)形平板狀的旋轉(zhuǎn)支架50的同一側(cè)，每條第一導(dǎo)軌30上設(shè)置兩個第一滑塊31，第一滑塊31卡扣于第一導(dǎo)軌30上并且可沿第一導(dǎo)軌30滑動;每個第一滑塊31上還設(shè)置有垂直于第一導(dǎo)軌30且向相對的另一第一導(dǎo)軌30延伸的固定板41;第二軌道40垂直于第一導(dǎo)軌30且通過固定塊42固定于固定板41上，第一平板10和第二平板20分別通過第二滑塊43鉸接于第二導(dǎo)軌40上，從而使得第一平板10和第二平板20可以沿著第二導(dǎo)軌40滑動同時分別圍繞第二導(dǎo)軌40轉(zhuǎn)動;第一平板10上設(shè)置有一窗口 11，該窗口 11在放療導(dǎo)航時可方便醫(yī)療人員進行其它操作，比如透過窗口 11引入X射線等。
[0032]圖3是根據(jù)圖2的第一平板10和第二平板20的探測器陣列和窗口的布置示意圖，由圖3可知，第一平板10和第二平板20均包括若干個依序排列的PET探測器12、22，PET探測器12、22可由常規(guī)的連接方式連接，比如機械部件連接，夾具連接等。第一平板10和第二平板20的形狀可以根據(jù)需要制作為不同形狀，比如圓形或者環(huán)形，同樣，第一平板10和第二平板20的大小可以根據(jù)需要調(diào)整為相同或者不同，在圖3中，第一平板10和第二平板20整體均形成為大小相同的矩形板狀，其中，第一平板10上通過移除中間的3x3個PET探測器12而形成窗口 11，窗口 11的大小大致等于單個PET探測器12的面積的九倍。通常，窗口 11的面積為單個PET探測器的面積的整數(shù)倍，由于單個PET探測器可根據(jù)不同需要切割為不同大小，因此，單個窗口 11的面積可為I平方厘米?I平方米不等。
[0033]值得注意的是，在本實用新型中，窗口11的位置、數(shù)量和大小可以根據(jù)實際需要進行調(diào)整，比如窗口的位置可以在任意一個平板上進行調(diào)整，窗口的數(shù)量也可以為兩個或兩個以上，窗口還可以同時位于第一平板和第二平板上，圖4-圖6示出了本實用新型的另外的實施例，在此作為舉例而非限制。
[0034]如圖4所示，在本實用新型的另一個實施例中，其中相同部件的附圖標記通過增加100的數(shù)字進行標示，第一平板110上設(shè)置有兩個窗口 111，兩個窗口 111的位置大致沿第一平板110的對角線分布，每個窗口 111的面積為單個PET探測器面積的四倍。
[0035]如圖5所示，根據(jù)本實用新型的另一個實施例，其中相同部件的附圖標記通過增加200的數(shù)字進行標示，第一平板210上設(shè)置有一個窗口 211，該窗口 211的面積為單個PET探測器的面積的九倍;第二平板220中間設(shè)置有窗口 221，窗口 221的位置與窗口 211對應(yīng)，窗口221的面積也為單個PET探測器的面積的九倍。
[0036]另外，如圖6所示，根據(jù)本實用新型的另一個實施例，其中相同部件的附圖標記通過增加300的數(shù)字進行標示，圖中第一平板310和第二平板320均為異形組合板，即第一平板310和第二平板320均由三角形的PET探測器312、322和正方形的PET探測器313、323依序排列而形成。在該實施例中，第一平板310上設(shè)置有兩個窗口311，窗口311的面積大致為單個PET探測器313的面積的四倍。
[0037]本實用新型采用兩個相互平行的PET平板，可用于在腫瘤治療過程中進行掃描成像，實時地對腫瘤細胞進行追蹤定位。本實用新型在PET平板上根據(jù)使用需要設(shè)置窗口，能夠在兩平板之間以及垂直于平板的方向提供空間通道，從而為腫瘤治療操作留出足夠的空間以用于醫(yī)療人員操作或者允許射線通過，同時由于節(jié)省了探測器數(shù)量，從而大大降低了成本。
[0038]再如圖2所示，本實用新型在使用時，第一平板10和第二平板20的間距可通過驅(qū)動機構(gòu)(圖中未示)沿著第一導(dǎo)軌30進行調(diào)整以便更好地適應(yīng)腫瘤區(qū)域的大小。同時，第一平板10和第二平板20還可以分別沿著第二導(dǎo)軌40在垂直于第一導(dǎo)軌30的方向上移動，從而調(diào)整第一平板10和第二平板20的相對位置以獲得更好的成像效果。另外，第一平板10和第二平板20還可以圍繞相應(yīng)的第二導(dǎo)軌40同步旋轉(zhuǎn)以改變窗口的傾斜方向和相對位置。本實用新型中在平板PET上設(shè)置窗口后對整體探測精度的影響幾乎可以忽略不計。
[0039]另外，如圖7所示，根據(jù)本實用新型的又一個實施例，其中相同部件的附圖標記通過增加400的數(shù)字進行標示，在該實施例中，第一平板410、第二平板420、第一導(dǎo)軌430、第二導(dǎo)軌440以及旋轉(zhuǎn)支架450與圖1的實施例中均相同，下面僅描述不同的部分。在圖7中，本實用新型還包括驅(qū)動電機460以及第三導(dǎo)軌470，其中，驅(qū)動電機460的驅(qū)動軸上設(shè)置有驅(qū)動齒輪461，旋轉(zhuǎn)支架450上設(shè)置有沿圓周分布的嚙合齒451，嚙合齒451與驅(qū)動齒輪461嚙合以在驅(qū)動電機460的驅(qū)動下使得旋轉(zhuǎn)支架450轉(zhuǎn)動，從而將第一平板410和第二平板420轉(zhuǎn)動至所需位置；固定塊442上設(shè)置有垂直于第一導(dǎo)軌430延伸的第三固定板472，第三固定板472上設(shè)置有垂直于第一導(dǎo)軌430且垂直于第三固定板472延伸的第三導(dǎo)軌470，第一平板410或者第二平板420上相對的兩個對邊上分別設(shè)置兩個第三滑塊471，第三滑塊471卡扣于第三導(dǎo)軌470上，從而使得第一平板410或者第二平板420可沿著第三導(dǎo)軌470滑動。在該實施例中，第一平板410或者第二平板420可實現(xiàn)沿三個維度的直線運動，即沿第一導(dǎo)軌430、沿第二導(dǎo)軌440以及沿第三導(dǎo)軌470的直線運動，也可實現(xiàn)圍繞旋轉(zhuǎn)支架450的旋轉(zhuǎn)運動，從而使得第一平板410和第二平板420可以根據(jù)治療需要實現(xiàn)任意的排列位置。
[0040]本實用新型提供的帶窗口的平板PET探測系統(tǒng)，可便于在手術(shù)或放療前進行定位導(dǎo)航，能夠有效鑒別殘余病灶、壞死病灶以及亞臨床病灶等組織，能夠提高治療成功率;本實用新型可以結(jié)合其他成像設(shè)備進行共床位同時多模成像，可以消除掃描時間差內(nèi)組織自身產(chǎn)生的變化的影響以及消除圖像融合時的誤差;可以與顯微鏡、“達芬奇手術(shù)系統(tǒng)”等設(shè)備共用，用以檢測、發(fā)現(xiàn)臨床或者生物學(xué)研究中的其他生理生化現(xiàn)象等。
[0041]以上所述的，僅為本實用新型的較佳實施例，并非用以限定本實用新型的范圍，本實用新型的上述實施例還可以做出各種變化。即凡是依據(jù)本實用新型申請的權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落入本實用新型專利的權(quán)利要求保護范圍，比如圖2中窗口 11可設(shè)置為沿垂直于第一導(dǎo)軌30的方向延伸將第一平板10分割為兩個單獨的平板;再比如圖5中窗口 211、221可分別設(shè)置為沿垂直于第一導(dǎo)軌的方向延伸并分別將第一平板210、第二平板220分割為兩個單獨的平板;再比如本實用新型中的支撐裝置還可以形成為其它能夠滿足任意移動的結(jié)構(gòu)，在此不再一一列舉。本實用新型未詳盡描述的均為常規(guī)技術(shù)內(nèi)容。
【主權(quán)項】
1.一種具有窗口的平板PET成像裝置，其特征在于，所述平板PET成像裝置包括: 第一平板，所述第一平板由多個PET探測器依序排列形成板狀，所述第一平板上設(shè)置有至少一個窗口； 第二平板，所述第二平板由若干個PET探測器依序排列形成板狀，所述第二平板平行于所述第一平板設(shè)置；以及 支撐裝置，所述第一平板和所述第二平板固定于所述支撐裝置上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有窗口的平板PET成像裝置，其特征在于，所述窗口的面積為所述PET探測器面積的整數(shù)倍。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有窗口的平板PET成像裝置，其特征在于，所述窗口的面積介于I平方厘米?I平方米之間。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有窗口的平板PET成像裝置，其特征在于，所述第二平板上設(shè)置至少一個所述窗口。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有窗口的平板PET成像裝置，其特征在于，所述第一平板和所述第二平板形狀相同。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有窗口的平板PET成像裝置，其特征在于，所述第一平板和所述第二平板形狀不同。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有窗口的平板PET成像裝置，其特征在于，所述支撐裝置包括: 旋轉(zhuǎn)支架； 兩條第一導(dǎo)軌，所述第一導(dǎo)軌相互平行的設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)支架上；以及 至少兩條第二導(dǎo)軌，所述第二導(dǎo)軌垂直于所述第一導(dǎo)軌且通過第一滑塊固定于所述第一導(dǎo)軌上，所述第一平板和所述第二平板通過第二滑塊鉸接于所述第二導(dǎo)軌上。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有窗口的平板PET成像裝置，其特征在于，每個所述第一滑塊上還設(shè)置有垂直于所述第一導(dǎo)軌且向相對的另一所述第一導(dǎo)軌延伸的固定板，所述第二導(dǎo)軌固定于所述固定板上。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有窗口的平板PET成像裝置，其特征在于，所述支撐裝置還包括驅(qū)動電機以及第三導(dǎo)軌，其中，所述旋轉(zhuǎn)支架為圓形，所述驅(qū)動電機的驅(qū)動齒輪與所述旋轉(zhuǎn)支架嚙合，所述第三導(dǎo)軌分布垂直于所述第一導(dǎo)軌和所述第二導(dǎo)軌，所述第一平板和所述第二平板通過第三滑塊固定于所述第三導(dǎo)軌上。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有窗口的平板PET成像裝置，其特征在于，所述PET探測器的形狀為三角形或平行四邊形。
【文檔編號】A61B6/12GK205433730SQ201521128861
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月30日
【發(fā)明人】李炳軒, 肖鵬, 郭彥彬, 謝慶國
【申請人】蘇州瑞派寧科技有限公司