CN100553568C - 可转动底座的多重成像系统和成像方法 - Google Patents

Abstract

一种多重成像系统，包括：用于形成第一图像的第一成像系统；用于形成第二图像的第二成像系统；以及转动装置，所述第一成像系统和所述第二成像系统固定在所述转动装置上，以便所述第一成像系统和所述第二成像系统可选择地转动到扫描位置。

Description

可转动底座的多重成像系统和成像方法

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，具体涉及多重成像系统。

背景技术

众所周知，CT(Computerized Tomography，计算机断层)设备是基于利用人体外部发射源发射X射线穿透人体不同组织，通过反馈的X射线衰减量的不同来成像，从而进行疾病诊断的医疗设备；NM(Nucl earMedicine，核医学)设备是利用注射入人体内的放射性核素示踪剂在不同组织聚集浓度的不同，放射出不同强度γ射线，从而探测γ射线强度得到放射性同位素在人体器官的分布来成像，来进行疾病诊断的医疗设备；MRI(Magnetic Resonance Imaging，磁共振成像)设备成像原理，是利用人体外部磁场发射磁力线穿透不同人体组织，通过反馈的磁力线衰减量的不同来成像，从而进行疾病诊断的医疗设备。在医学设备领域，CT设备和MRI设备一般被称为解剖成像设备，NM设备一般被称为功能性成像设备，主要包括PET(Positron Emission Tomography，正电子发射断层)设备、SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography，单光子发射计算机断层)设备。

由于这些医疗诊断设备成像机理的不同，它们的应用也有各自的特点。CT设备和MRI设备成像的分辨率高，能够准确的提供病灶的位置信息，但是局限性在于只有病变组织在结构上有一定变化时，即疾病的中后期，CT设备和MRI设备才能通过成像检测出来。而核医学设备PET设备、SPECT设备，则具有高灵敏度、高特异性的特点，由于γ射线示踪剂的分布和病灶的代谢情况密切相关，因此能够在疾病的早期即没有明显形变的情况下将病灶准确的诊断出来，广泛应用于肿瘤、心脑疾病，但缺点在于分辨率不够高，对病灶准确的定位不如CT或MRI。从上述设备的各自特点可以看出，解剖成像设备和功能成像设备具有优势互补的特点。在医学实际应用中，有时既需要在疾病的早期能够及时准确地获取病灶图像，又需要通过图像对病灶进行精确定位，为治疗提供更好的位置和形状信息。因此，将前述解剖成像设备和功能成像设备有机融合在一起，即为可提供临床融合成像功能的多重成像设备。

对于多重成像设备，要想将各子系统的图像准确地融合在一起，那么各个图像的成像位置基准必须一致。现有技术中，成像设备成像过程都是患者躺在检查床上，利用床板前后移动带着患者穿过机架的圆孔进行扫描成像。由于患者躺在检查床上，床板要进行伸缩运动，在患者重力的作用下，床板产生细微变形是必然的；因此要求患者在不同的子系统扫描时，为使在床体变形的情况下获得同样的图像成像位置，患者运动轨迹必须一致。

在现有技术中，多重成像设备都是各个子系统的机架在轴线方向并排放置，患者在检查床上一次通过各个子系统，这样由于床板在通过各个子系统时床板的伸长量是不同的，床板的受力状态不同，显而易见，由于床板的变形量不同，患者在各个子系统的运动轨迹也产生不一致，造成相应成像位置基准不一致，融合出来的图像信息也必然不准确，从而不能为临床诊断提供准确的参考。另一方面，组成多重成像系统的各个子系统设备维护也是一个问题，维护时需将各个子系统分开一定的距离以便于维护工作的进行，维护后又需要将各子系统恢复到原来的配准位置，成为多重成像系统另一个必需予以考虑的重要问题。

现有的多重成像系统基本是由解剖成像设备和功能成像设备集合而成，，比如PET/CT。患者在检测过程中成像设备不能移动，通过床和床板的移动来完成扫描。这样就必然增加了床板的长度，而床板的长度增加，不但给制造带来困难和成本增加，也容易造成扫描床体变形量过大的问题。

对于多重成像系统，为了能够保证后期的图像融合的有效性，必须保证患者在多重成像系统中扫描时，在探测器位置处床体的变形量一致。只有变形量一致，才能保证融合后的图像是准确的，能够给诊断带来积极的意义。如下图1所示，患者在做PET设备和CT设备扫描时，由于床板伸长量不一致，导致床板在PET扫描面处和CT扫描面处的变形不一致，Y1不等于Y2，不能保证融合后的图像是准确的，给诊断带来不利影响。

综上，可以明确的得出，为保证患者在不同子系统扫描时的运动轨迹一致，以及维护设备前后使得各子系统位置不变，构成了多重成像设备的两个关键。

多重成像系统是随着现代医学的不断发展出现的，因为造价偏高，对于目前的医疗机构，购买一套现成的多重成像系统还是十分昂贵的。而一般的医疗机构一般都已经有单一的解剖成像设备，如再采购多重成像系统，相当于又增加了一套解剖成像设备，不仅增加设备成本，而且还造成解剖成像设备的设备利用率的降低。

发明内容

本发明提供一种多重成像系统，它能够解决保证患者在不同子系统扫描时的运动轨迹一致和维护设备前后使得各子系统位置保持不变这些关键难题。此外，根据本发明的多重成像系统能够很方便地在医疗机构已有的单一的医疗成像设备基础上扩展成多重成像设备，大大降低医疗机构的设备采购成本，提高医疗成像设备的使用率。既能解决各成像设备的全功能独立使用，又能保证多重成像设备组合实现融合成像功能。

根据本发明的一方面，一种多重成像系统，包括：用于形成第一图像的第一成像系统；用于形成第二图像的第二成像系统；以及转动装置，所述第一成像系统和所述第二成像系统固定在所述转动装置上，以便所述第一成像系统和所述第二成像系统可选择地转动到扫描位置。

附图说明

图1是描述床板变伸长量不一致其变型量不一致示意图。

图2是描述带旋转底座的PET/CT工作原理示意图。

图3是描述多重成像系统的部件组成示意图。

图4是描述底座传动系统示意图。

图5是描述双机械定位套件安装位置示意图。

图6是描述机械定位套件示意图。

具体实施方式

如下图2所示，第一成像系统和第二成像系统安装在本发明的旋转底座上，且第一成像装置在靠近患者的位置，第二成像装置在远离患者的位置，当进行第一成像系统扫描时，床板的伸长量为A，当第一成像系统完成扫描后，旋转底座装置沿一定的方向旋转180度，此时，第二成像装置在靠近患者的位置，通过安装之前精确计算两者的关系，制造过程中将之安装在旋转装置中适合位置，可以保证进行第二成像系统扫描时，床板的伸长量仍然为A，这就保证了床体的变形在两个成像系统中的一致性。

在一些实施例中，代替床或扫描床，可以采用可移动的小车，可移动的支架，可移动的患者支撑装置等。

可调移动底座主要是由底盘、外齿式回转轴承、小齿轮、轴、联轴器、蜗轮蜗杆减速器(或扇锥齿轮减速器等其他类型减速器)、带刹车器电机、减速系统安装架、底盘支座等组成的，底盘通过螺栓及定位销钉联接在外齿式回转轴承的外圈，外齿式回转轴承内圈通过螺栓及定位销钉联接在底盘支座上，减速系统安装架用来安装蜗轮蜗杆减速器、小齿轮、轴、联轴器，带刹车器电机与蜗轮蜗杆减速器外壳上的法兰用螺栓联接，减速系统安装架与底盘支座焊接或用螺栓联接。小齿轮与外齿式回转轴承的外圈上的外齿啮合(如图4)，这样带刹车器电机通过减速系统及小齿轮和外齿式回转轴承带动底盘的旋转。在外齿式回转轴承的外圈上表面的适当位置固定电容式接近开关安装架，在接近开关安装架适当的位置固定电容式接近开关。在内圈上的适当位置固定具有一定斜度的金属块。电容式接近开关属于一种具有开关量输出的位置传感器，它的测量头通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是物体的本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通和关断。在蜗杆另一端联接编码器(如图4)，当底盘旋转接近160度，电容式接近开关接近具有一定斜坡的金属块(如图4)，接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，和编码器一起发出信号控制带刹车器电机减速，当底盘旋转到180度，电容式接近开关发出信号控制带刹车器电机停止并刹车。由于选用减速速比约40的蜗轮蜗杆减速和减速速比约6大小齿轮减速的两级减速系统，底盘在接近开关发出信号提示带刹车器电机减速前的转速约6转/分钟，在底盘转速不高的工况下，由于在与底盘边沿垂直的地面的适当位置安装两套可精确调整位的球头柱塞定位柱套件，且两套可精确调整位的球头柱塞定位柱套件互成180度(如图5)。球头柱塞定位柱套件中的地脚板在设备安装时通过地脚螺栓(或膨胀螺栓)和地面紧固联接且用混凝土在地脚板四周将地脚板和地面浇筑一起，这就保证了球头柱塞定位柱套件的地脚板和地面稳固联接，在安装调试时微调球头柱塞定位柱套件的地脚板上的四个微调螺栓及顶部的微调螺母，使球头柱塞定位柱套件的钢珠在正落于底盘边沿的止点凹槽中，后拧紧球头柱塞定位柱套件各个螺母(如图6)。这样底盘在带刹车器电机停止时就能准确定位。底盘是用来固定多台成像设备的，底盘支撑是用来承受成像设备部分载荷，使得整体设备载荷分布均匀，可调旋转机构可提供不同的转角。

本发明通过旋转底座装置的设计，很好地解决了患者在扫描的过程中在至少两个成像系统中床体形变不一致的问题；同时带来了一个突出的优点，因为扫描系统的可以旋转，所以扫描的过程对床板长度没有附加的要求，所以使用第一成像系统或者第二成像系统的床体都能满足多重成像系统的要求，这就给从前只有第一成像系统的机构，通过只购买所需增加的第二成像系统组成多重成像系统成为可能，极大程度地节约了医疗机构的设备采购成本。另一方面，通过在旋转底座上把第一成像系统和第二成像系统分开装配到足以维护的距离，使两个成像系统位置相对固定，在维护时也不需要移动任何一个成像系统，维护前后没有重新配准问题，因此本发明也一并很好地解决了多重成像系统的维护保养问题。

下面将描述根据本发明的系统的运行方式。

当患者进入第一成像系统进行扫描时(如图2所示)：第一成像系统CT处于靠近床体位置，床板向前运动，将患者送到第一成像系统CT扫描面，第二成像系统PET处于远离床体位置。首先，患者做第一成像系统CT的扫描，当扫描完成之后，床板向后运动，将患者从扫描位置送回到扫描开始位置，然后通过自动控制装置，将多重成像系统装置旋转180度，此时第二成像系统PET处于靠近床体位置，第一成像系统CT处于远离床体位置，床板向前运动，将患者送到第二成像系统PET扫描面，患者进行第二成像系统PET的扫描，扫描完成后，床板向后运动，将患者从扫描位置送回到扫描开始位置，整个扫描过程完成，然后通过自动控制装置，将多重成像系统装置反向旋转180度，将设备恢复到初始位置。

同时第一成像系统CT与第二成像系统PET可以保持各自独立运行的全功能临床应用。

尽管参照附图描述了本发明的实施例，但是本发明并不限于上述实施例。在不背离本发明的精神和原理的情况下，本领域所述技术人员可以对上述实施例进行修改，替换等。

例如，该上述实施例中多台成像设备放置在旋转底座上，扫描床固定不动，通过将不同的成像设备旋转到扫描位置来进行扫描。然而，扫描床放置在旋转底座上，将多台成像设备按合适的位置固定放置，通过将扫描床旋转到不同成像设备的扫描位置来进行扫描。

例如，将两台成像设备设置在旋转底座的周围，将扫描床旋转到第一成像系统，通过将床板向前运动，将患者送到第一成像系统CT扫描面，进入第一成像系统进行扫描。当扫描完成之后，床板向后运动，将患者从扫描位置送回到扫描开始位置，然后通过自动控制装置，将扫描床旋转到第二成像系统PET处，床板向前运动，将患者送到第二成像系统PET扫描面，患者进行第二成像系统PET的扫描，扫描完成后，床板向后运动，将患者从扫描位置送回到扫描开始位置，整个扫描过程完成，然后通过自动控制装置，将扫描床旋转到初始位置。同样，第一成像系统CT与第二成像系统PET可以保持各自独立运行的全功能临床应用。

例如，在上述实施例中，采用了转动装置，由此本发明的第一成像系统和第二成像系统可转动或者扫描床可转动，由此保证患者在不同子系统扫描时的运动轨迹一致。然而，本发明也可以采用移动方式，即采用可以在导向件上移动的移动装置，来代替转动装置。例如，通过轨道等导向件和可沿轨道等导向件移动的移动装置，本发明的第一成像系统和第二成像系统可移动或者扫描床可移动，由此保证患者在不同子系统扫描时的运动轨迹一致。所述移动方式可以包括平动方式、复合运动方式。因此，本发明可以采用平动、转动、复合运动的方式来实现。

例如，作为一种实施方式，本发明的移动装置可以实现平动、转动、复合运动。例如在可以进行平动和复合运动的装置上设置转动装置，由此当第一成像系统和第二成像系统或者扫描床(患者支撑装置)安装在该移动装置上时，他们可以进行平动、转动、复合运动，由此保证患者在不同子系统扫描时的运动轨迹一致。例如，平动和复合运动的装置可以是在轨道上运动的小车，沿滑道、导轨等运动的滑架等。

Claims (11)

1.一种多重成像系统，包括：

用于形成第一图像的第一成像系统；

用于形成第二图像的第二成像系统；以及

转动装置，所述第一成像系统和所述第二成像系统固定在所述转动装置上，以便所述第一成像系统和所述第二成像系统可选择地转动到扫描位置，

其中所述转动装置包括：

固定所述第一成像系统和所述第二成像系统的底盘；

底盘支座，所述底盘可转动地支撑在底盘支座上；以及

驱动装置，所述驱动装置相对于所述底盘支座旋转底盘，从而将所述第一成像系统或所述第二成像系统旋转到扫描位置。

2.按照权利要求1所述的多重成像系统，所述转动装置还包括：

检测底盘旋转角度的检测装置，

制动装置，根据检测装置检测的底盘旋转角度，对所述转动装置进行制动，以便使所述第一成像系统或所述第二成像系统在扫描位置停止。

3.按照权利要求1所述的多重成像系统，其中所述第一成像系统和所述第二成像系统在底盘上成180度地设置。

4.按照权利要求1所述的多重成像系统，所述转动装置还包括：

与底盘连接的外齿式回转轴承，所述外齿式回转轴承由底盘支座固定；

与所述外齿式回转轴承的外齿啮合的小齿轮；以及

带刹车器电机，所述带刹车器电机通过减速器与小齿轮相连，这样带刹车器电机通过减速器及小齿轮和外齿式回转轴承带动底盘的旋转。

5.按照权利要求4所述的多重成像系统，所述转动装置还包括：

在外齿式回转轴承的外圈上表面的适当位置固定的电容式接近开关安装架；

在接近开关安装架适当的位置固定的电容式接近开关；以及

在外齿式回转轴承的内圈上的适当位置固定的具有一定斜度的金属块，从而当底盘旋转接近第一角度时，电容式接近开关接近具有一定斜坡的金属块，从而电容式接近开关发出信号控制带刹车器电机减速，当底盘旋转到第二角度时，电容式接近开关发出信号控制带刹车器电机停止并刹车。

6.按照权利要求4所述的多重成像系统，还包括：定位装置，所述定位装置用于将所述第一成像系统和所述第二成像系统可选择地定位在扫描位置。

7.按照权利要求6所述的多重成像系统，其中所述定位装置包括：

在与底盘边沿相对的位置安装的球头柱塞定位柱套件；

以及设置在底盘边沿中的止点凹槽，在所述第一成像系统或所述第二成像系统处于扫描位置时，所述球头柱塞定位柱套件的钢珠落于底盘边沿的止点凹槽中，由此底盘能准确定位。

8.按照权利要求4所述的多重成像系统，还包括：

扫描床、可移动的小车、可移动的支架和可移动的患者支撑装置中的一个，用于支撑被检查者进行扫描。

9.一种使用第一成像系统和第二成像系统进行成像的方法，包括：

将扫描床的床板向前运动，将患者送到第一成像系统，利用第一成像系统进行扫描；

扫描完成后，将扫描床的床板退回到初始位置；

将第二成像系统旋转到扫描位置；以及

将扫描床的床板向前运动，将患者送到第二成像系统，利用第二成像系统进行扫描，

其中，所述旋转通过转动装置来进行，所述转动装置包括：固定所述第一成像系统和所述第二成像系统的底盘；底盘支座，所述底盘可转动地支撑在底盘支座上；以及驱动装置，所述驱动装置相对于所述底盘支座旋转底盘，从而将所述第一成像系统或所述第二成像系统旋转到扫描位置。

10.按照权利要求9所述的方法，还包括：利用第二成像系统进行的扫描完成后，将扫描床的床板退回到初始位置。

11.按照权利要求10所述的方法，还包括：将第一成像系统旋转到扫描位置。

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