專利名稱：核醫學影像診斷設備運動掃描系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種核醫學影像診斷設備運動掃描系統，更具體的說，本實用新型可以 理想地應用于單光子發射計算機斷層掃描裝置(下文稱為"SPECT")。
背景技術：
SPECT系統是通過探測注射入人體內的放射性藥物在體內的分布情況而診斷人體器官功 能的儀器。采集前首先把標記了示蹤性的放射物質的藥物注入人體內，這種藥物會被特定的 器官(如心肌、肝臟等)吸收，放射物質所放射出來的Y光子通過準直器的準直后被探測器 系統探測到，探測器將產生的信號輸送到后續的處理系統，信號經過電腦軟件處理后得到藥 物在特定器官內的分布圖像，通過分布圖像可以診斷出此器官的功能代謝情況。
現有技術中，常見的SPECT是由一個垂直放置的圓環大齒輪上安裝有探頭的主機架，以 及沿水平方向深入機架的病床組成。其主機架通常安裝有一個或者多個探頭。診斷床需要經 過嚴格的承重測試，以保證平躺在床上的體重較重的患者的安全，床板不能對從患者體內發 射出的射線有較大的衰減， 一般用衰減較小的碳纖維板或者較薄的鋁板，否則圖像的重建處 理結果會有較嚴重的偽影。
目前市場上還存在坐姿進行斷層圖像采集的SPECT系統， 一類是受檢者坐著不動，個 或多個探頭安裝在固定的圓形(或者弧形)導軌上，探頭沿圓形(弧形)導軌運動實現斷層 圖像采集； 一類是探頭保持在固定位置，受檢者坐在座椅上，該座椅按照斷層圖像采集要求 進行旋轉，從而實現受檢者相對于探頭的旋轉運動，實現斷層圖像采集。 發明內容
本實用新型提供了另一種不同于背景技術的、占地面積小、結構緊湊、無需診斷床的小 型SPECT，它可以實現甲狀腺、心臟等小臟器的平面斷層圖像的采集處理。
為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是該運動掃描系統包括探頭、懸臂、旋 轉臂和機架。懸臂的一端連接探頭，另一端連接旋轉臂，旋轉臂的另一端連接機架。探頭、 懸臂和旋轉臂的運動軌跡處于同一水平面上，探頭可圍繞穿過探頭中心且垂直于水平面的旋 轉軸旋轉，懸臂可圍繞另一條垂直于水平面的旋轉軸旋轉，旋轉臂可圍繞機架所在的縱軸旋 轉，各旋轉運動相互獨立，通過對各旋轉運動的控制，實現三軸聯動，使探頭以一定半徑做 圓軌跡或橢圓軌跡運動，人坐在椅子上即可完成數據采集掃描。
其中，探頭可以是一個，也可以是呈一定角度比如9(T的兩個探頭，也可以是呈一定排 列規則的三個探頭。
為了使探頭更好的對準并貼近要診斷的臟器，機架還可以自由升降，機架的升降由升降 電機控制。
此系統在探頭靜止的狀態下也可以采集平面圖像。
通過本技術方案，實現了圖像采集質量和背景技術相當而方案不同的運動掃描系統，即 與通常躺在診斷床上采集的方式相比，是另外一種可以采用的方式；與現有的坐姿方式相比， 不用軌道、整機可以靈活移動。
圖1是運動掃描系統的機構簡圖。
圖2 圖12是運動掃描系統以200mm為半徑，做半圓周掃描運動的俯視圖，運動軌跡為 一個半圓。
圖2是采集角度為-9(T時的位置示意圖。 圖3是釆集角度為-72°時的位置示意圖。 圖4是采集角度為-54°時的位置示意圖。 圖5是采集角度為-36°時的位置示意圖。 圖6是采集角度為-18°時的位置示意圖。圖7是采集角度為0。時的位置示意圖。 圖8是采集角度為18°時的位置示意圖。 圖9是采集角度為36。時的位置示意圖。 圖10是采集角度為54。時的位置示意圖。 圖11是采集角度為72。時的位置示意圖。 圖12是采集角度為9(T時的位置示意圖。
圖13 圖23是運動掃描系統在300mm 400mm的半徑范圍內做小橢圓掃描運動的俯視圖， 運動軌跡為半個橢圓。
圖13是采集角度為-90°時的位置示意圖。 圖14是采集角度為-72°時的位置示意圖。 圖15是采集角度為-54°時的位置示意圖。 圖16是采集角度為-36°時的位置示意圖。 圖17是采集角度為-18°時的位置示意圖。 圖18是采集角度為0°時的位置示意圖。 圖19是采集角度為18。時的位置示意圖。 圖20是采集角度為36。時的位置示意圖。 圖21是采集角度為54°時的位置示意圖。 圖22是采集角度為72。時的位置示意圖。 圖23是采集角度為90°時的位置示意圖。
圖24 圖34是運動掃描系統在458mm 1100mm的半徑范圍內做大橢圓掃描運動的俯視 圖，運動軌跡為半個橢圓。
圖24是采集角度為-90°時的位置示意圖。
圖25是采集角度為-72°時的位置示意圖。
圖26是采集角度為-54°時的位置示意圖。
圖27是采集角度為-36°時的位置示意圖。
圖28是采集角度為-18°時的位置示意圖。
圖29是采集角度為(T吋的位置示意圖。
圖30是采集角度為18。時的位置示意圖。
圖31是采集角度為36。時的位置示意圖。
圖32是釆集角度為54°時的位置示意圖。
圖33是采集角度為72。時的位置示意圖。
圖34是采集角度為9(T時的位置示意圖。
具體實施方式
下面參照圖1具體說明運動掃描系統的運動方式。在如圖所示的OJYZ坐標系內，患者 坐在探頭前，O點為患者待測的臟器，探頭l、懸臂2和旋轉臂3的運動軌跡處于同一水平面 (WY上，機架4處于Z方向上。懸臂2的一端連接探頭1，另一端連接旋轉臂3，旋轉臂3的 另一端連接機架4，其中，探頭l、懸臂2和旋轉臂3的運動軌跡處于同一水平面上，探頭l 可圍繞旋轉軸axl旋轉，旋轉軸axl穿過探頭l中心且垂直于水平面，懸臂2可圍繞另一條 垂直于水平面的旋轉軸ax2旋轉，旋轉臂3可圍繞機架4所在的縱軸ax3旋轉，各旋轉運動 的驅動系統是相互獨立的，通過對各旋轉運動的控制，實現三軸聯動，使探頭1能以一定旋 轉半徑L做圓軌跡或橢圓軌跡運動，如圖由A點經B點到C點。旋轉半徑L為旋轉軸axl到 待測臟器0的最短垂直距離，它可以在一定范圍內變化。為了使探頭1更貼近待測臟器0， 可以通過控制升降電機調節機架4的升降高度。在檢測過程中，探頭1圍繞待測臟器0沿圖 示ABC軌跡圓弧旋轉所需角度，旋轉過程中，探頭1面的法向始終指向待測臟器O，進而完 成對待測臟器O的檢測。
圖2 圖34是在圖1的基礎上分三個例子說明本運動掃描系統的運動過程，圖示中所有標注的定義都是一致的，其中l表示探頭；2表示懸臂；3表示旋轉臂；0為待測臟器；L為
旋轉半徑；a為旋轉臂3與旋轉臂3終端到待測臟器0所在直線的夾角，以旋轉臂3為基準， 向旋轉臂3方向看逆時針方向a值為正；P為懸臂2與旋轉臂3延長線的夾角，以懸臂2 為基準，向懸臂2方向看逆時針方向e值為正；Y為探頭中心到待測臟器O所在直線與懸 臂2延長線的夾角，以探頭中心到待測臟器O所在直線為基準，向該基準看逆時針方向y值 為正；采集角度6為探頭1中心到待測臟器0所在的直線與旋轉臂3終端到待測臟器0所在 直線的夾角，以探頭l中心到待測臟器O所在的直線為基準，向此基準看逆時針方向e值為 正。
圖2 圖12為實施例一，運動掃描系統以200國為半徑，做圓周掃描運動。懸臂2長500咖， 旋轉臂3長600mm，運動掃描系統的采集角度6從-90°運動到90°完成采集掃描運動。
圖2采集角度9為-90° ，旋轉半徑L為200. Omm， a為31. 3° ， P為-44. 2° ， y為 -77. 1° 。
圖3采集角度0為-72° ，旋轉半徑L為200. 0誦，a為38.1° ， 0為-59. 3° ， y為 -50.9° 。
圖4采集角度9為-54° ，旋轉半徑L為200. 0隱，a為42.2° ， P為-71. 0° ， Y為 -25.2° 。
圖5采集角度0為-36° ，旋轉半徑L為200. Omm， a為42. 5° , P為-79. 8° ，探頭 中心到待測臟器0所在直線與懸臂2延長線重合。
圖6采集角度0為-18° ，旋轉半徑L為200. Omm， a為42.2° ， P為-85. 3° ， y為 25.0° 。
圖7采集角度為0。，探頭中心到待測臟器0所在的直線與旋轉臂3終端到待測臟器0 所在的直線重合，旋轉半徑L為200. Oram, a為38. 6° ， P為-87. 1° ， Y為48. 5° 。
圖8采集角度0為18° ，旋轉半徑L為200. Omm， a為33.5' ， P為-85. 3° ， y為 69.8° 。
圖9采集角度0為36° ，旋轉半徑L為200. Ornm， a為27. 6° ， P為-79.8° ， y為 88.2° 。
圖10采集角度0為54° ，旋轉半徑L為200. Omm， a為21. 4° ， P為-71. 0° ， Y為 103. 60 。
圖ll采集角度e為72° ，旋轉半徑L為200.0mm, a為15.2° , P為-59. 3° ， Y為 116.1。。
圖12采集角度9為90° ，旋轉半徑L為200. 0畫，a為8.7° ， P為-44. 2° ， y為 125.5° 。
圖13 圖23為實施例二，運動掃描系統在300mm 400mm半徑范圍內，做橢圓掃描運動。 懸臂2長500mm，旋轉臂3長600mm，運動掃描系統的采集角度0從-90°運動到90°完成 采集掃描運動。
a為11. 1。
圖13采集角度0為-90° -124.7° 。
圖14采集角度9為-72° -127.6° 。
圖15釆集角度9為-54° -118.6° 。
圖16采集角度e為-36° -102.5° 。
圖17采集角度e為-18°
旋轉半徑L為400. 0誦， 旋轉半徑L為385. 9mm， 旋轉半徑L為355. lmm， 旋轉半徑L為325. 6mm， 旋轉半徑L為306. 5mm，
a為-4. 4° a為-15. 9° a為-26. 4° a為-36. 0°
0為23. 6° 0為60.0° 0為80. 5° P為92. 9° 0為99. 5°
Y為 Y為 Y為 Y為
Y為
-81.5° 。
圖18采集角度為0。，探頭中心到待測臟器0所在的直線與旋轉臂3終端到待測臟器0
5旋轉半徑L為325. 6mm， 旋轉半徑L為355. l咖， 旋轉半徑L為385. 9ran， 旋轉半徑L為400. 0mm,
,P為101. 5' a為-51.2° ,
a為-55. 6° ,
a為-55. 8° ,
a為-49. 6° ，
a為-32. 5° ,
，y為-57. 1° 。 P為99. 5° ， y為
0為92. 9。 P為80. 5° 0為60.0° P為23. 6°
y為 y為 y為 y為
'1100mm半徑范圍內，做橢圓掃描運
所在的直線重合，旋轉半徑L為300. 0mm， a為_44. 4° 圖19采集角度6為18° ，旋轉半徑L為306. 5咖， -81.5° 。
圖20采集角度6為36° -1.4° 。
圖21采集角度6為54° 29.3° 。
圖22采集角度0為72° 61.6° 。
圖23采集角度9為90° 98.9° 。
圖24 圖34為實施例三，運動掃描系統在458mnr 動。懸臂2長500,，旋轉臂3長600咖，運動掃描系統的采集角度9從-90°運動到90° 完成采集掃描運動。
，懸臂2和旋轉臂3
P為-57.4° ， y為
P為-85. 5° ， y為
6為-114.3° ， y
,0為-148.8° ， y 為9.6。。
圖29采集角度為0。，探頭中心到待測臟器0所在的直線與旋轉臂3終端到待測臟器0 所在的直線重合，并與懸臂2和旋轉臂3共線，旋轉半徑L為llOO.Omm，旋轉臂3與旋轉臂 3終端到待測臟器0所在直線的夾角為-180. 0° ，懸臂2與旋轉臂3延長線的夾角為180. 0 ° ，探頭中心到待測臟器0所在直線與懸臂2延長線的夾角為0.(T 。
圖30采集角度fl為18° ，旋轉半徑L為912.0mm， a為-121. 2C 為-9.6° 。
圖31采集角度6為36。 為12.1° 。
圖32采集角度0為54° 39.2° 。
圖33采集角度9為72° 68.5° 。
圖34采集角度6為90° 共線，y為114.6° 。
上述所有實施例的探頭l并不局限于一個，還可以是成任意角度如9(T的兩個探頭，也 可以是呈一定排列規則的三個探頭。
本領域的技術人員應當理解，雖然上述內容是對本方案做出的具體舉例，但本實用新型 并不限于這些實施方案，在不脫離所附權力要求范圍和本方案構思的基礎上，實施例還可以 具有多種改變和改型。
圖24采集角度e為-90。，旋轉半徑L為458. 3mm，a為24. 6。
共線，y為-114. 6°
圖25采集角度8為-72°，旋轉半徑L為477. 5mm，a為53.9° ，
-68.5° 。
圖26采集角度9為-54°，旋轉半徑L為542. lmm，a為70. 7° ，
-39.2° 。
圖27采集角度0為-36。，旋轉半徑L為676. 3mm，a為90. 4°
為-12. r 。
圖28采集角度9為-18。，旋轉半徑L為912.0,，a為121. 2。
旋轉半徑L為676. 3咖，a為-90. 4° 旋轉半徑L為542. lmm， a為_70. 7° , 旋轉半徑L為477. 5mm， a為-53. 9° ,
旋轉半徑L為458. 3mm, a為-24. 6°
P為148. 8° ， y P為114.3° ， y P為85. 5° ， y為 曰為57.4° ， y為
,懸臂2與旋轉臂權利要求1.一種核醫學影像診斷設備的運動掃描系統，包括探頭(1)、懸臂(2)、旋轉臂(3)和機架(4)，懸臂(2)的一端連接探頭(1)，另一端連接旋轉臂(3)，旋轉臂(3)的另一端連接機架(4)，其特征在于探頭(1)、懸臂(2)和旋轉臂(3)的運動軌跡處于同一水平面上，探頭(1)可圍繞垂直于水平面的旋轉軸(ax1)旋轉，懸臂(2)可圍繞另一條垂直于水平面的旋轉軸(ax2)旋轉，旋轉臂(3)可圍繞機架(4)所在的縱軸(ax3)旋轉。
2. 根據權利要求1所述的運動掃描系統，其特征在于探頭(1)、懸臂(2)和旋轉臂(3)的 旋轉運動相互獨立，分別由各自的電機驅動。
3. 根據權利要求1所述的運動掃描系統，其特征在于探頭(1)至少有一個。
4. 根據權利要求1所述的運動掃描系統，其特征在于機架(4)可以自由升降。
5. 根據權利要求1所述的運動掃描系統，其特征在于探頭(1)圍繞的旋轉軸(axl)到患者 待測臟器處的最短距離在200mm 1100mm內變化。
6. 根據權利要求1所述的運動掃描系統，其特征在于探頭(1)圍繞待測臟器(0)做圓周軌 跡運動。
7. ffi據權利要求1所述的運動掃描系統，其特征在于探頭(1)圍繞待測臟器(0)做橢圓軌 跡運動。
專利摘要核醫學影像診斷設備運動掃描系統，屬于核醫學影像診斷設備應用領域。患者坐在椅子上即可完成掃描檢測，不同于現有的采集方式，不用軌道，整機可以移動。系統包括探頭(1)、懸臂(2)、旋轉臂(3)和機架(4)，其中，探頭(1)圍繞垂直于水平面的旋轉軸(ax1)旋轉，懸臂(2)圍繞另一條垂直于水平面的旋轉軸(ax2)旋轉，旋轉臂(3)圍繞機架(4)所在的縱軸(ax3)旋轉，各旋轉運動相互獨立，通過對各旋轉運動的控制，實現三軸聯動，使探頭(1)能夠沿一定軌跡做曲線運動。本實用新型特別適用于單光子發射計算機斷層掃描裝置(SPECT)。
文檔編號A61B6/03GK201350068SQ20092010490
公開日2009年11月25日 申請日期2009年1月8日 優先權日2009年1月8日
發明者李福貴, 李高峰, 楊慶坤, 王光祺 申請人:北京濱松光子技術股份有限公司