CN101272736A - 遏制管及利用其的成像系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种具有成像或辐射治疗能力的隔离系统。至少一个遏制屏障(14、15、16、17)限定了隔离区域(10)。成像或治疗系统(20)被安置在隔离区域的外部。遏制屏障包括远离隔离区域(10)突出的基本中空管状延伸部(24、42、44、124、224、324)。基本中空管状延伸部围绕内部体积(26)，该内部体积与隔离区域流体连通并且与成像或治疗系统流体隔离。基本中空管状延伸部至少部分由一种在成像或治疗系统与基本中空管状延伸部的内部体积之间提供操作地连通的材料制成。

Description

遏制管及利用其的成像系统

本发明获得由美国国家卫生研究院(NIH)颁发的许可号为N01-A0-60001的政府支撑。政府在本发明中具有一定的权利。

以下涉及环境领域，并且涉及成像、诊断、表征、和相关领域。它认为在生物隔离环境中对医学测试对象进行诊断成像有特殊应用，并且特别参考其进行描述。然而，以下认为在基本上任何隔离环境中对基本上任何类型的对象进行成像有更普遍的应用，并且还认为在允许为了基本上任何成像、诊断、表征、或其他目的在基本任何隔离环境中接近对象而不会破坏隔离并且不会将成像、诊断、表征、或其他器材暴露于隔离环境中有更普遍的应用。

对于生物恐怖活动、传染物通过传播蔓延等等的关注促进了用于研究、诊断和监测传染物爆发等的生物隔离实验室的发展和扩大。危险传染病有利地是在实验室中进行研究，所述实验室在生物安全4级(BSL-4)下或按照其他生物安全协议操作，例如在由美国疾病控制中心的健康和安全办公室发布的分子和生物医学实验室生物安全(BMBL)标准中指定的那些生物安全协议(BMBL第4版，参见http://www.cdc.gov/od/ohs/biosfty/bmbl4/bmbl4toc.htm)。如BMBL的引言中所述，“微生物实验室是专门的，常常是独特的工作环境，该环境会对身处其中或靠近它们的人造成可识别的感染性疾病的风险。在整个微生物学史上传染一直都集中在实验室中。”这些实验室被专门设计和构造用于遏制(containment)。典型的BSL-4实验室被建成气密的并且在壁、地板、和天花板上涂覆厚的环氧树脂密封，并且典型地容纳在限制进入的双壁混凝土结构中。机械系统被专门设计成有冗余并且保持生物密封。BSL-4遏制至少部分是使用有压差的动态系统来获得的，所述动态系统通过在水平和垂直方向上用一系列递增压力区围绕实验室得到维保持。在初级进入点处使用气锁。选择BSL-4实验室中使用的材料以耐得住对净化化学制品，例如Microchem和TB Quat的暴露，并且进一步选择BSL-4实验室中使用的材料以耐得住对净化气体，例如多聚甲醛、在较高(例如35％)浓度下的汽化过氧化氢、碳酸铵等的暴露。

有利地使用诸如磁共振(MR)扫描器、伽马照相机、正电子发射断层摄影(PET)扫描器等的医学成像系统在研究传染病的过程中检查测试对象。例如，医学成像可以显示肿瘤或其他肿瘤，可以监测肿瘤生长速度，等等。然而，医学成像系统是昂贵的复杂系统，其不容易与BSL-4环境相容。例如，典型的医学成像器械包括可能被用于净化的化学制品或气体损坏的部件。医学成像器械也典型地包括有很高概率捕获和保留诸如细菌、病毒、朊病毒等的病原体的材料和结构。安置在BSL-4环境中的医学成像器材的维修也有问题-有执行维护资格的维修技师可能不具有在BSL-4环境中操作的资格，并且将零件运进和运出BSL-4环境是困难的。另外，BSL-4环境中人员穿戴的隔离服减小了手动灵活性并且抑制了移动性，这进一步增加了维护BSL-4环境中医学成像器材的困难。

根据一个方面，公开了一种装置，包括成像或治疗系统和容器，所述容器与该成像或治疗系统是密离的并且对隔离区域开放以允许对象从该隔离区域进入该容器供该成像或治疗系统进行成像或治疗。

根据一个方面，公开了一种对象装载系统，用于将安置在隔离区域中的对象装载到安置在隔离区域外部的成像或治疗系统中。该对象装载系统包括大小适合于容纳对象的容器。该容器除了开口之外都是密封的，所述开口被布置成提供从隔离区域进入该容器的内部。该开口的大小适合于允许对象进入该容器的内部。该容器的内部与该成像或治疗系统操作地连通。

根据另一方面，公开了一种具有成像或辐射治疗能力的隔离系统。至少一个遏制屏障限定了隔离区域。将成像或治疗系统安置在隔离区域的外部。遏制屏障包括基本中空管状延伸部，该延伸部远离隔离区域突出并且与成像或治疗系统的检查或处理区域重叠。

根据另一方面，公开了一种制造管状构件的方法。形成具有选定截面的多个板。将各板固定在一起以限定具有选定截面的管状心轴。将细丝绕该管状心轴卷绕以限定管状构件。从所述管状心轴移除所述管状构件。

根据另一方面，公开了一种对象装载系统，用于将安置在隔离区域中的对象装载到安置在隔离区域外部的成像或治疗系统中。该对象装载系统包括：大小适合于容纳对象的容器，通过前段的方法形成该管状构件；安置在该管状构件的进入端的凸缘，将该凸缘密封到隔离区域的遏制屏障使得可从隔离区域进入该管状构件的内部体积；以及端盖构件，其对与管状构件的进入端相对的管状构件的第二端进行密封。

根据另一方面，公开了一种用于制造管状构件的心轴。该心轴包括具有选定非圆形截面的多个板。将各板固定在一起以限定具有选定截面的管状心轴。

根据另一方面，公开了一种对象装载系统，用于将对象从隔离区域装载到成像或治疗系统中。该对象装载系统包括：对象装载端；对象成像或治疗端；以及连接对象装载端和对象成像或治疗端的遏制管。

根据另一方面，公开了一种用于对隔离对象进行成像或治疗的装置。该装置包括管状结构，所述管状结构包含对象并且将对象与在成像或治疗中使用的成像或治疗系统分离。

根据另一方面，公开了一种隔离系统。隔离区域包括遏制屏障。成像或辐射治疗系统被安置在隔离区域的外部并且被配置成穿过遏制屏障对隔离区域中的对象执行成像或辐射治疗。

根据另一方面，公开了一种对象隔离系统。容器的大小适合于容纳人类对象。密封部分被配置成将人类对象密封在容器内部。由密封部分密封的容器具有易于净化的外表，并且被配置成用于安装在成像或辐射治疗系统中。

一个优点在于能够在不破坏所述隔离区域的遏制的情况下对安置在隔离区域中的对象进行成像或辐射治疗。

另一优点在于提供一种用于将对象从隔离区域装载到安置在隔离区域外部的成像或辐射治疗系统中并且从其卸载的机构，所述机构容易按照BSL-4或隔离区域中遵守的其他协议进行净化。

另一优点在于便于对安置在BSL-4或其他类型的隔离区域中的对象进行成像或辐射治疗。

另一优点在于提供一种用于对安置在隔离区域中的对象进行成像或治疗的成像或辐射治疗系统，其中该成像或辐射治疗系统被安置在隔离区域外部以便于维护和避免将该成像或辐射治疗系统放置在隔离区域中使用净化或消毒制度下。

另一优点在于提供一种用于制造非圆形截面的管状构件的方法。

另一优点在于提供一种用于制造管状构件的非圆形截面的管状心轴。

本领域的普通技术人员在阅读和理解以下详细描述的基础上将理解本发明的更多优点。

本发明可以具体化为各种部件和部件的布置，以及具体化为各种步骤和步骤的安排。附图仅仅用于说明优选实施例而不应当被视为限制本发明。

图1示意性示出了隔离区域和成像系统，以及从遏制屏障突出到成像系统的检查区域中的管状容器延伸部；

图2、3和4分别示出了图1的管状容器的透视图、顶视图和侧视图；

图5和6分别示出了用于将图2-4的管状容器到图1的隔离区域的遏制屏障的进入开口进行密封的垫圈的透视图和前视图；

图7示出了附加有图5和6的垫圈的图2-4的管状容器的透视图；

图8示出了用于制造图2-4的管状容器的心轴的透视图；

图9示出了由图1的系统适当地执行的成像或辐射治疗过程的框图；

图10-12示出了适当替代图1的系统中的图2-4的管状容器的一些备选管状容器；

图13示出了带有安置在管状容器上的额外遏制护套的图1的隔离区域的实施例；

图14示出了用于将对象从隔离区域运输到成像或辐射治疗系统的完全密封容器的透视图；

图15示出了在使用可拆卸端盖进行密封之前，在对人类对象进行装载期间安置在隔离区域中的图14的容器；

图16示出了在较少隔离或非隔离区域中和在用于成像或辐射治疗的位置中的图14的完全密封容器。

参照图1，将成像套房、实验室等分成隔离区域10和较少隔离或非隔离区域12。例如，隔离区域10可以是分区生物实验室的“高放射性(hot)”侧，其被病原体污染，或可能潜在地被污染，并且因此将其保持在按照BSL-4协议或另一生物安全协议的隔离中。在这样的实施例中，较少隔离或非隔离区域12可以保持在较低隔离级，或者可以根本不服从任何隔离协议。在其他实施例中，隔离区域10可以受到或易于受到有毒化学制品或放射性物质的污染，或者可以是不受到任何东西污染的无菌室或其他隔离区域，等等。隔离区域10通过隔离区域12的遏制屏障，例如所示的遏制壁14、或遏制天花板、或遏制地板等等与较少隔离或非隔离区域12分离。典型地，隔离区域10通过多个遏制屏障例如壁14、附加壁15(其中之一在图1的示意性侧视图中示出)、天花板16和地板17被分离。提供气锁或气锁门(未示出)以便在不破坏隔离区域10的遏制的情况下允许进出隔离区域10。尽管隔离区域10代表初级受控环境，但是BSL-4受控环境也可以被认为将延伸到隔离区域10外的区域，隔离区域10受到诸如净化程序等的隔离相关协议管理。

在示例性BSL-4隔离区域10中，将遏制屏障14、15、16、17制造成气密的并且在壁、地板、和天花板上涂覆厚的环氧树脂密封，并且BSL-4级隔离区域典型地容纳在限制进入的双壁/增强混凝土结构(在图1中未示出)中。选择BSL-4实验室中使用的材料以耐得住对净化化学制品，例如Microchem和TB Quat的暴露，并且进一步选择BSL-4实验室中使用的材料以耐得住对净化气体例如仲甲醛、在较高(例如35％)浓度下的汽化过氧化氢、碳酸铵等的暴露。尽管示例性参考是按照BSL-4环境操作的生物实验室的隔离区域进行描述，但是这里公开的用于能够对安置在隔离区域中的对象进行成像或辐射治疗的技术适用于基本上任何类型的隔离区域，例如在除了BSL-4之外的生物安全级别下操作的生物实验室，例如在其他BSL级别和在其他生物安全协议下操作的实验室、用于处理放射性或有毒材料的隔离环境、用于处理免疫系统有缺陷的患者的无菌隔离环境、想要保持无菌的样品、等等。

成像或辐射治疗系统20，例如磁共振(MR)扫描器、透射式计算机断层摄影(CT)系统、诸如伽马照相机的单光子发射断层摄影(SPECT)系统、正电子发射断层摄影(PET)系统、x射线系统、超声系统、光学照相机、辐射治疗系统、或诸如SPECT/PET系统、SPECT/CT系统、辐射治疗/CT系统、PET/MR、等等的组合系统，被安置在隔离区域10外部，例如在较少隔离或非隔离区域12中。成像或辐射治疗系统20具有相关的检查或处理区域，例如包含在MR扫描器的腔22(示例性腔22的周界用图1中的水平虚线指示)内的检查区域。将对象安置在检查或处理区域中进行成像或辐射治疗疗法。

诸如图1中所示的布置具有多种用途，例如对可能治疗诸如感染菌、朊病毒等等的传染物的药物进行测试。在典型的药物测试应用中，将具有潜在地可用所研究药物治疗的传染物的一组(matrix)测试动物安置在BSL-4实验室或其他隔离区域10中。隔离区域10提供用于测试该传染物的受控环境，并且确保该传染物不逃离遏制以感染周围人员。该组中的一些动物接受所研究药物，而其他接受较大或较小剂量的该药物、或者根本不接受药物。对于这样的药物研究，系统20是一种合适的成像系统，其对肿瘤、病变、畸形或该传染物的其他生理表现执行成像或其他表征。在研究过程中，使用成像系统20定期对该组中接受不同治疗(例如所研究药物的不同剂量或治疗方案)的不同动物进行成像以确定这样的不同治疗的效果，如例如通过肿瘤、病变等的数量或大小的增长或缩小明显看出的。

所述药物测试应用是个示例。另一预期应用是对具有免疫系统缺陷的患者进行成像或辐射治疗，所述患者因此被保持在隔离区域10中，在这样的应用中该隔离区域是无菌室。另一预期应用是对已经感染有危险感染性传染病的患者进行成像或辐射治疗，所述患者因此被保持在隔离区域10中，在这样的应用中该隔离区域例如可以是BSL-4隔离室。其他预期应用涉及有毒化学制品或放射性物质的研究或监测、未知物质或生物实体的研究或监测、等等。

为了避免损害隔离区域10的隔离(例如无菌性、生物隔离、化学隔离等等)，将对象通过大小适合于容纳该对象的容器装载到成像或辐射治疗系统20的检查或处理区域中。在所示的示例性实施例中，容器是远离隔离区域10突出的遏制屏障14的基本中空管状延伸部24。基本中空管状延伸部24围绕内部体积26，所述内部体积包括成像或辐射治疗系统20的检查或处理区域。内部体积26与隔离区域10流体连通而与成像或治疗系统20流体隔离。即，内部体积26具有相对于成像或治疗系统20的气密密封，但是可通过开口30从隔离区域10进入。

基本中空管状延伸部24由一种材料制造，该材料提供成像或治疗系统20和基本中空管状延伸部的内部体积26之间的操作连通。例如，如果成像或治疗系统20包括MR扫描器部分，则安置在MR扫描器部分的检查区域中的管状结构24的至少一部分适当地是非磁性的，使得管状容器24的内部26与成像系统的磁共振扫描器部分操作地连通。类似地，如果成像或治疗系统20包括检测电离辐射的成像系统部分(例如SPECT或PET系统)，则安置在检测电离辐射的成像系统部分的检查区域中的管状结构24的至少一部分对于检测的电离辐射适当地是基本透射的，使得管状容器24的内部26与检测电离辐射的成像系统部分操作地连通。类似地，如果成像或治疗系统20包括发射电离辐射的辐射治疗系统部分，则安置在辐射治疗系统部分的处理区域中的管状容器24的至少一部分对于发射电离辐射适当地是基本透射的，使得管状容器24的内部26与辐射治疗系统部分操作地连通。作为又一示例，如果成像或治疗系统20包括光学照相机部分，则安置在光学照相机部分的观察区域中的管状容器24的至少一部分适当地是基本视觉透明的，使得管状容器24的内部26与光学照相机部分操作地连通。

管状容器24充当对象和成像或辐射治疗系统20之间的屏障。例如，如果对象患病，则只有管状容器24的内部体积26暴露于该疾病，因此仅对管状容器24的内部26和内表面26适当地应用净化。管状容器24应当是耐用的并且能够包含感染性疾病或其他实际或潜在污染(例如在有毒隔离区域情况下的化学污染、或在放射性隔离区域情况下的放射性污染)。在无菌隔离区域情况下，管状容器24应当能够防止污染物进入无菌污染区域。在生物、化学或放射性隔离区域10的情况下，管状容器24也应当被构造成耐得住按照隔离区域10中遵守的协议例如BSL-4或BMBL进行的净化。为了确保有效净化，管状容器24应当通常无凹坑、折缝或污染材料可以累积或蓄集在其中的其他区域。管状结构应当在机械上能够在不破坏遏制的情况下耐得住某种程度的冲击。例如，在MR扫描器的情况下，如果将含铁物体带到磁体的某个区域中，则将朝着腔牵引所述物体，这将产生对管状结构的冲击。

所示容器24是大体管状的；然而，可以使用其他形状。当成像或辐射治疗系统20利用限定相关检查或处理区域的大体管状腔时，为圆柱形或在纵向上具有圆形、椭圆形、“D”形或其他截面稍稍渐缩的管状形状有利地减小了检测器、发射器、或者成像或辐射治疗系统20的其他操作耦合器之间的距离。具有圆形、椭圆形或“D”形截面的管状容器的至少近似径向对称有效地与径向围绕对象布置或布置成围绕对象旋转的检测器或辐射发射器一致，并且也有效地与MR扫描器的圆形或椭圆形射频正交体线圈的大体径向对称一致。在一些实施例中，可以预料大体管状容器24大小适合于特定对象，并且将为不同大小的对象进行改变。在一些预期实施例中，大体管状容器24可以具有一定的挠性，例如允许管状容器24在安置在检查或处理区域外部的机械支柱的帮助下弯曲以容纳较小对象。例如，这样的机械支柱可以压缩管状容器24以减小管状直径。在另外的其他预期实施例中，管状容器直径通过包括带有膨胀槽的半刚性部分实现，所述膨胀槽具有挠性接头，所述挠性接头通过拉伸弹簧或其他设备保持受张力，并且当张力被消除时允许半刚性部分膨胀。如果挠性材料用于允许管状容器直径调节，则应当选择成耐受重复净化的。

继续参照图1，对象台34或其他对象装载机构可选地被安置在隔离区域10内以便于将对象装载到大体管状容器24中供成像系统20进行成像。例如，所示对象台34包括活动台或托板36(在图1中的虚线表示的部分延伸位置示出)以用于将对象移动到管状容器24的内部26中进行成像，并且用于在成像之后将对象从内部26缩回到隔离区域10。对象台34可选地包括排空按钮或其他机构以用于实现样品从管状容器24的快速移除。

除了所示对象台34之外，成像系统20的其他选定部件可被安置在隔离区域10中，例如在成像系统20的MR扫描器部分的情况下的一个或多个局部射频线圈(在图1中示出了示例性表面线圈38)。备选地或附加地，一个或多个整体或其他类型的射频线圈可被安置在隔离区域10外部，例如在成像系统20的MR扫描器部分的情况下同心地安置在腔空间22内。在一些预期实施例中，远程控制(无线或者使用经由适当密封通道穿过隔离区域10的遏制屏障的电线的有线)使隔离区域10内的人员能够通过从隔离区域10内的远程控制部分或完全地操作成像或辐射治疗系统20。附加地或备选地，成像或辐射治疗系统20可以从较少隔离或非隔离区域12内直接被操作。

管状或另外形状的容器24适当地由TBD、涂有环氧树脂胶衣的玻璃纤维、或另一选定材料制成，所述另一选定材料的机械性质、对空气和污染物的不透性、以及光学透明性、辐射透过性、非磁性、或其他特性允许成像或辐射治疗系统20和容器24的内部26中的对象之间的操作连通。该容器可以主要由在成像或辐射治疗系统和对象之间提供操作连通的材料制成，或者可以主要由不提供这样的操作连通的材料制成并且还包括一个或多个部分，例如观察窗口，其提供与成像或辐射治疗系统的操作连通。

遏制管可选地还包括一个或多个进入点39(仅在图2的透视图中作为说明性示例示出)以允许在不破坏遏制的情况下大体接近遏制管内的样品。这样的进入点可选地包括大体挠性和可拉伸材料39f，其考虑到遏制并且可以耐受重复净化。可选地，进入点39与所述管齐平以考虑到容易净化。进入点39可选地包括保护挠性部分39f免受意外压力的刚性密封覆盖物39s(如示例图2中打开位置的铰接部分)。刚性密封件39s可选地还帮助遏制。在一些预期实施例中，这样的进入点39包括内装在管状容器24的壁中的一个或多个手套箱单元(未示出)，从而当将所述对象安置在管状容器24的内部体积26内时允许对该对象进行间接操作。这样的布置有利地提供了对对象的方便操纵，但是会使净化程序复杂。

参照图2-4，所示管状容器24具有包括平坦部分40和椭圆形部分41的“D”形截面。管状容器24连续地或在沿着腔22的分布式离散点(例如通过几个间隔的支柱)得到机械支撑，并且平坦部分40用作磁体梁(magnetbeam)，即一个表面，对象(可选地在活动台或托板36上)可以横过它被移动进出MR扫描器部分的磁体。在其他预期实施例中，管状容器可以具有圆形或椭圆形截面，并且被移动进出管状容器的对象使用具有鸠尾榫边的台或托板，所述鸠尾榫边被配置成与圆形或椭圆形管的内表面一致以在边缘处支撑台或托板。然而，管状容器24的平坦底部40提供对于装载和卸载沉重或庞大对象有利的分布式支撑。可选地端盖可以是透明材料例如聚碳酸酯，其将提供从非隔离区域20看到对象的可见性。

管状容器24包括安置在与进入开口30相对的一端的端盖构件42。端盖构件42例如作为整体注模或液压成形组件与管状容器24形成一体，或者是通过焊接、粘结、机械紧固等等固定到管状容器24的分立部件。在后一种情况下端盖构件42适当地是与管状容器24的其余部分相同的材料或不同的材料。端盖构件42提供与进入开口30相对的管状容器24的一端的气密密封以确保内部体积26与较少隔离或非隔离区域12的流体隔离。

继续参照图2-4并且进一步参照图5-7，所示管状容器24包括围绕进入开口30的环形凸缘44。环形凸缘44例如作为整体注模或液压成形组件与管状容器24形成一体，或者是通过焊接、粘结等等固定到管状容器24的分立部件。在后一种情况下环形凸缘44适当地是与管状容器24的其余部分相同的材料或不同的材料。环形凸缘44与环形垫圈50配合以对隔离区域10的遏制屏障壁14和管状容器24之间的接口进行密封。在一些适当实施例中，遏制垫圈50是硅橡胶模制部件，其具有用于连接到椭圆形或“D”形遏制管24的椭圆形或“D”形连接开口52，以及用于连接到遏制壁14的圆形外径54。垫圈50还包括半圆形泡沫区56，其用于抑制或消除从遏制壁14传递到遏制管24的振动并且用于适应遏制管24相对于遏制壁14的任何未对准。垫圈50由于没有尖锐棱角而容易清洁。使用压缩环将遏制垫圈50安装到管状容器24的环形凸缘44以及安装到遏制壁14。所示垫圈50是个示例；在其他实施例中，可以使用其他类型的垫圈，例如O形密封圈。

可以以各种方式制造管状容器24，例如通过挤出、注射成型、液压成形、等等。在一个方法中，管状容器24由涂有环氧树脂的卷绕玻璃纤维制造。对于圆形截面的管状容器，用于卷绕玻璃纤维细丝的适当心轴是通过用平板形成大致圆柱形状，然后在车床上对部分进行车削来适当制造的。然而，对于诸如椭圆形或“D”形截面的非圆形截面，车床不适合成形心轴。

因此，参照图8，用于卷绕玻璃纤维细丝以形成具有“D”形或其他非圆形截面的管状容器24的心轴60是按照下面的方式适当形成的。使用垂直铣削或其他适当技术产生多个扁平的、相对薄的板62。将所述板切割成期望截面，例如所示的具有平底部分64和椭圆形部分65的“D”形截面。每个板62具有宽度W，该宽度实质上比心轴60(因此将产生的卷绕管状容器24)的期望纵向宽度L薄。将各板62销接、栓接、或以另外方式固定在一起以获得心轴60的所需长度L。轴66穿过沿各板62的中心线放置的各板62中的孔或开口，以提供在玻璃纤维细丝的卷绕期间用于旋转心轴60的轴线。各板62可选地具有不同的截面大小，并按如下方式固定在一起，即赋予管状心轴60沿着长度L从管状心轴的一端到管状心轴的另一端渐缩的渐进式纵向截面。该可选的渐缩方式便于在固化后移除卷绕玻璃纤维细丝结构。在组装后对心轴60进行适当地抛光或砂磨以移除任何突刺或边缘。然后卷绕该玻璃纤维细丝以限定管状容器24的大体形状，固化环氧树脂，以及从心轴60移除所述结构。可选地，将胶衣或其他表面涂层或处理应用于卷绕玻璃纤维管状容器的内部以提供平滑、可清洁的表面。

返回参照图1，将管状容器24合适地保持在成像或辐射治疗系统20的腔22内的基本固定位置。在一些实施例中，环形凸缘44对进入端处管的支撑提供了足够的支撑。然而，典型地管状容器24对于单端支撑来说太重，或者当仅仅在进入端得到支撑时会经受不可接受的挠曲。而且，在例如图2-4这样的实施例中，其中管状容器24包括被配置成充当磁体梁或其他对象支撑体的平坦或另外形状的部分40，管的支撑应当足以不仅支撑管自身的重量而且支撑对象和任何相关器材例如活动台或托板36的重量。在一些实施例中，环形凸缘44提供一些支撑，并且安置在较少隔离或非隔离区域12中的附加支柱70提供了对管状容器24在与进入端相对的一端处的支撑。可选地，将支撑体72安置在成像或辐射治疗系统20的腔22中在管状容器24和腔22的内表面之间，并且支撑靠在腔22上的管状容器24(以及可选地其内容物)的至少一些重量。可选支撑体72可以作为端支柱70的附加，或者代替端支柱70。有利地，当托板36完全延伸时支柱72在托板36之下，使得将对象和托板72的重量通过管状容器24的紧接部分直接传递到下方支柱72而不会分布在遏制管24的大的未支撑区域上。

继续参照图1并且进一步参照图9，描述了一种适当的成像方法。在第一操作80中，将对象插入管状容器24的开口30中。如果对象是活体测试动物，则在插入操作80之前可以将其在独立的软或硬容器中进行麻醉、隔离，或者进行身体限制。在一些实施例中，将对象放置在然后延伸到开口30中的台面或托板36上。插入操作80也可以包括其他预备操作，例如在对象上或附近安装磁共振表面射频线圈38。然后在操作82中通过管24将对象移动到成像或辐射治疗系统20的检查区域。这可以例如通过将台面或托板36延伸到管24中，或者通过使用推拉杆等等实现。在一些实施例中，将故障安全传感器84，例如限制器开关设在管状容器24的末端以检测是否将对象移动进入管中太深，从而避免对象撞在端盖42上和可能破坏遏制。一旦将对象定位在检查区域中，使用成像或辐射治疗系统20执行选定的成像或治疗操作86。在完成成像或辐射治疗之后，在操作88中，例如通过缩回台面或托板36、通过使用推拉杆上的拉钩等等将对象从管状容器24缩回。在一些实施例中，提供一种快速抽出机构以使得在遏制破坏或其他事故的情况下快速地将对象从管状容器24缩回。例如，对象台34可选地包括紧急缩回机构以用于从管24快速地缩回台面或托板36。可选地，在移走对象之后在操作90中对管状容器24的内部进行净化。在其他实施例中，并不是经常地执行净化，例如一周一次。

参照图10，描述了另一实施例的管状容器124，其适当地代替图1的系统中的管状容器24。管状容器124包括相对于成像或辐射治疗系统20典型地是半透明或不透明的坚固管状主要部分126，和成像或辐射治疗系统20通过其与对象相互作用的透明窗口部分128。透明窗口部分128在其边缘处通过焊接、环氧树脂粘结、或其他气密密封适当地密封到主要部分126。管状容器124的下部可选地例如通过对坚固主要部分126的底部进行增厚而得到增强，从而提供增强的结构刚性和强度。

参照图11，描述了另一实施例的管状容器224，其适当地代替图1的系统中的管状容器24。管状容器224包括由环形部分228和连接杆230制成的刚性框架226。刚性框架226具有在环形部分228和杆230之间的明显间隙，因此未被密封。密封鞘232适合地围绕刚性框架226并且被其支撑。

对于使用定向辐射的成像系统例如PET、SPECT、CT等等，或对于辐射治疗系统，刚性框架226可以相对于辐射是透明的、半透明的、或不透明的，而密封鞘232是透明的。因此，成像或治疗系统20通过在刚性框架226中的间隙处的密封鞘232，并且如果该框架是透明的或半透明的，可选地也通过刚性框架226与检查区域中的对象相互作用。在后一种情况下，预其基于采集的成像数据仅仅通过密封鞘232(即，通过刚性框架226中的间隙)还是通过鞘232和刚性框架226采集的来对采集的成像数据进行加权。如果认为框架226造成的附加衰减将使成像数据降低，则这样的加权有利地加强了该间隙收集的成像数据使其更可靠。

在另一方面，如果刚性框架226对成像或辐射治疗系统20的定向辐射不透明，则采集的成像数据的角跨度可以具有对应于连接杆230的间隙，数据并不通过连接杆230进行采集。为了在这样的构型中适应不透明框架，预其将具有旋转连接的管状容器224布置在遏制壁14上，使得通过旋转管状容器224就可以移动由连接杆230阻挡的角间隔以允许采集完整的180°或360°数据集。旋转连接可以允许完整旋转、或选定角间隔上的部分旋转。在另一方法中，该方法用于在进行某种类型的成像例如SPECT或CT(其中在相对180°的位置处采集的投影数据在标称上是相同的)的情况下适应不透明框架，可以选择连接杆230的角间隔使得总是可获得与连接杆有180°间隔的互补角数据。例如，如果在0°、72°、144°、216°和288°处定位五个杆，则可获得在180°、252°、324°、36°和108°的互补投影数据。

参照图12，描述了另一实施例的管状容器324，其适当地代替图1的系统中的管状容器24。管状容器324包括挠性的大体管状遏制袋326，该遏制袋具有密封到遏制壁14的开口端，并通过环形凸缘44将隔离区域10和较少隔离或非隔离区域12进行分离。在膨胀构型中通过连接到天花板16的架空吊杆328和通过从地板17延伸的下部支座330支撑挠性遏制袋326。可选地，吊杆328和支座330的连接是可拆卸的使得挠性遏制袋326在不使用时可以卷起靠在壁14上，因此释放了隔离或非隔离区域12中相当大的空间供其他用途。在一些实施例中，预期大体管状遏制袋由弹性材料制成使得该袋在从吊杆328和支座330释放时“回弹”靠在壁14上。

参照图13，可选地在较少隔离或非隔离区域12中采取进一步措施以确保不会经由管状容器24破坏遏制。在图13所示的示例中，围绕管状容器24安置遏制护套400(在图13中虚线示出的虚像示出)。遏制护套400可以是提供双重遏制的常设二次密封容器，或者可以是未密封容器，其减小了内部管状容器24的破坏进而导致较少隔离或非隔离区域12污染的可能性。在一些实施例中，遏制护套400不是常设结构，而是袋或套筒，其可以在紧急情况下安置在管状容器24上以帮助密封管状容器24的破坏。例如，遏制护套400可以是挠性袋，其具有固定到在较少隔离或非隔离区域12一侧的遏制壁14上的可密封端，使得它在紧急情况下可以远离壁14且在管状容器24上延伸。在另一预期实施例中，遏制护套400可选地是蛤壳状护套或其他自动外壳，其在空气传感器或其他传感器检测到管状容器24的破坏时启动。在一些实施例中，在遏制护套400内部保持气体流动或部分真空以提供冲洗或负压差，从而在容器24破坏的情况下帮助将传染物保持在较少隔离或非隔离区域12之外。用于限制容器破坏的负面效应的其他预期选择包括在开口30处提供气密阀。附加遏制护套400是可选的，并且如果期望管状容器24提供足够的遏制，或者如果隔离区域10是中度危险区，例如保持在低于BSL-4级别的生物实验室，则可以适当地省略。

在一些环境中，其开口30提供与隔离区域10流体连通的管状容器24可能是不可取的。为了提供更进一步的遏制，预期省略开口30并且改为将容器配置成整体密封单元，该密封单元通过适当的气锁或其他遏制机构从隔离区域10到较少隔离区域12进行物理上的运输。

参照图14，管状容器500的大小适合于容纳人类对象，并且当通过活动端盖502密封在一端的装载开口时是独立的。相对端包括常设端盖503；备选地，可以提供两个活动端盖。通过由焊接、粘结等等形成的气密密封将活动端盖502密封到容器500的其余部分。由于焊接或粘结对于患者来说可能是不舒服的和烦扰的，因此在一些实施例中使用垫圈，例如与在图1-7的实施例中用于将遏制管24连接到遏制壁14的垫圈50类似的垫圈密封端盖502。在一些典型实施例中，活动端盖502可以是一次性使用端盖，其以这样一种方式被焊接或另外密封到容器500：即当随后移除它时它不能被再次使用。在一些其他示例性实施例中，端盖是可再次使用的，并且使用与在连接到高真空系统的凸缘中使用的金属垫圈密封件的类型类似的铜垫圈(未示出)和密封螺栓将该端盖密封到容器500。管状容器500还优选地包括密封窗口504以使人类对象能够看到外面，从而减小幽闭恐怖症的可能性，并且使人员能够从密封容器500外部视觉地监视人类对象。

参照图14，容器500被初始安置在台506或定位在隔离区域10中的其他固定器上，并且当安置在隔离区域10中时装载人类对象。在装载人类对象之后将端盖502(在图14中示出为可拆卸的)密封到容器500。尽管未示出，但是当容器500由端盖502密封时，通过将密封空气推进容器500或者通过在容器500内提供自给式呼吸装置向人类对象提供呼吸空气的供应。(如果人类对象是尸体，例如在对患有未知疾病的受害者进行剖尸分析中可能就是这种情况，则可以适当地省略呼吸空气供应)。

参照图15，一旦将人类对象密封在容器500内部，将它经由安置在隔离区域10和较少隔离或非隔离区域12之间的一个或多个气锁508(在图15和16中示意性示出)或其他适当隔离机构从隔离区域10转移到较少隔离或非隔离区域12。在进入较少隔离或非隔离区域12之前对密封容器500的外部进行净化。在一个适当方法中，在对端盖502进行密封之后且在密封容器500仍在隔离区域10中时执行初始净化，之后在离开隔离区域10的气锁室或隔间508中对密封容器500执行彻底或重复净化。一旦将密封且外部净化的容器500移动到较少隔离或非隔离区域12中，将容器500的大小和形状进行适当地调整以适于插入成像或辐射治疗系统20的腔22中。例如，所示圆柱形容器500适应地滑动到成像或辐射治疗系统20的圆柱形腔22中使得它稳定地和刚性地固定定位在腔22内部。备选地，容器可以包括用于将容器固定在成像或辐射治疗系统的腔或其他检查区域中的支柱、夹具、或其他固定设备的锚固点。对处于腔22中的人类对象执行成像或辐射治疗。然后，经由气锁室或隔间508(在这种情况下未净化)将容器500送回到隔离区域10，并且启封和移除密封端盖502以允许移走人类对象。

已经参考优选实施例描述了本发明。他人在阅读并理解前面的具体描述的基础上可以想到修改和变更。本发明旨在被解释为包括落入随附权利要求或其等价物的范围内的所有这些修改和变更。

Claims (68)

1、一种装置，包括：

成像或治疗系统(20)；以及

容器(24、42、44、124、224、324)，其与所述成像或治疗系统是封离的并且对隔离区域(10)开放以允许对象从所述隔离区域进入所述容器供所述成像或治疗系统进行成像或治疗。

2、如权利要求1所述的装置，其中，所述容器(24、42、44)包括：

管状构件(24)，其具有对所述隔离区域(10)开放的一端。

3、如权利要求2所述的装置，其中，所述管状构件(24)是纵向渐缩的。

4、如权利要求1所述的装置，其中，所述容器(224、324)包括：

以膨胀构型支撑的挠性鞘或遏制袋(232、326)。

5、如权利要求1所述的装置，其中，所述成像或治疗系统(20)包括安置在所述隔离区域(10)中的至少一个辅助部件(34、38)。

6、如权利要求1所述的装置，其中，所述隔离区域包括：

大小适合于允许至少一个人进入的房间(14、15、16、17)。

7、一种对象装载系统，用于将安置在隔离区域(10)中的对象装载到安置在所述隔离区域外部的成像或治疗系统(20)中，所述对象装载系统包括：

大小适合于容纳所述对象的容器(24、42、44、124、224、324)，所述容器除了开口(30)之外都是密封的，所述开口被布置成提供从所述隔离区域进入所述容器的内部(26)，所述开口的大小适合于允许所述对象进入所述容器的所述内部，所述容器的所述内部与所述成像或治疗系统操作地连通。

8、如权利要求7所述的对象装载系统，其中，所述容器(24、42、44、124、224、324)被布置在所述隔离区域(10)的外部并且通过所述开口(30)与所述隔离区域耦合以允许使所述对象能够被装载到所述容器中。

9、如权利要求7所述的对象装载系统，其中，所述容器(24、42、44)包括：

管状构件(24)，在所述管状构件的进入端处具有所述开口(30)；以及

端盖构件(42)，其密封与所述管状构件的所述进入端相对的所述管状构件的一端。

10、如权利要求9所述的对象装载系统，其中，所述管状构件(24)具有带有基本平坦区域(40)的“D”形截面，所述基本平坦区域被配置成当将所述对象安置在所述管状构件中时支撑所述对象。

11、如权利要求10所述的对象装载系统，其中，所述管状构件(24)至少部分安置在磁共振扫描器(10)的检查区域中。

12、如权利要求10所述的对象装载系统，还包括：

一个或多个支柱(70、72)，其安置在所述隔离区域外部并且支撑所述管状构件(24)。

13、如权利要求10所述的对象装载系统，其中，所述管状构件(24)的所述“D”形截面还包括椭圆形截面部分(41)。

14、如权利要求13所述的对象装载系统，其中，所述管状构件(24)被安置在磁共振扫描器的腔(22)中，并且所述管状构件的所述“D”形截面的所述椭圆形截面部分(41)与所述磁共振扫描器的正交体线圈的截面基本一致。

15、如权利要求10所述的对象装载系统，其中，所述管状构件(24)包括：

卷绕玻璃纤维细丝，其限定了具有所述“D”形截面的所述管状构件。

16、如权利要求9所述的对象装载系统，其中，所述管状构件(24)包括纵向渐缩的所述截面。

17、如权利要求9所述的对象装载系统，其中，所述管状构件(24)包括TBD构件。

18、如权利要求9所述的对象装载系统，还包括：

环形凸缘(44)，其安置在所述管状构件(24)的所述进入端并且环形围绕在所述管状构件的所述进入端处的所述开口(30)；以及

环形密封构件(50)，其对所述环形凸缘和所述隔离区域的遏制屏障(14)之间的接口进行密封，所述遏制屏障包括与在所述管状构件的所述进入端处的所述开口(30)连通的开口。

19、如权利要求18所述的对象装载系统，其中，所述密封构件包括：

环形垫圈(50)。

20、如权利要求19所述的对象装载系统，其中，所述环形垫圈(50)是硅橡胶垫圈。

21、如权利要求19所述的对象装载系统，其中，所述垫圈(50)包括减振泡沫部分(56)。

22、如权利要求7所述的对象装载系统，其中，所述隔离区域(10)的所述遏制屏障(14)选自由壁(14、15)、天花板(16)和地板(17)组成的群。

23、如权利要求7所述的对象装载系统，其中，所述容器(124)包括：

管状主要部分(126)；以及

透明窗口部分(128)。

24、如权利要求7所述的对象装载系统，其中，所述容器(224)包括：

刚性框架(226)；以及

适当地围绕所述刚性框架并且由其支撑的密封鞘(228)。

25、如权利要求7所述的对象装载系统，其中，所述容器(324)包括：

以膨胀构型支撑的挠性遏制袋(326)。

26、如权利要求7所述的对象装载系统，其中，所述成像或治疗系统(20)包括检测电离辐射的成像系统部分，并且安置在所述检测电离辐射的成像系统部分的检查区域中的所述管状结构(24、124、224、324)的至少一部分对于被检测电离辐射是基本透射的，由此所述内部(26)与所述检测电离辐射的成像系统部分操作地连通。

27、如权利要求7所述的对象装载系统，其中，所述成像或治疗系统(20)包括磁共振扫描器部分，并且安置在所述磁共振扫描器部分的检查区域中的所述管状结构(24、124、224、324)的至少一部分是非磁性的，由此所述内部(26)与所述成像系统的所述磁共振扫描器部分操作地连通。

28、如权利要求7所述的对象装载系统，其中，所述成像或治疗系统(20)包括发射电离辐射的辐射治疗系统部分，并且安置在所述辐射治疗系统部分的处理区域中的所述管状结构(24、124、224、324)的至少一部分对于发射的电离辐射是基本透射的，由此所述内部(26)与所述辐射治疗系统部分操作地连通。

29、如权利要求7所述的对象装载系统，其中，所述成像或治疗系统(20)包括光学照相机部分，并且安置在所述光学照相机部分的观察区域中的所述管状结构(24，124，224，324)的至少一部分是基本视觉透明的，由此所述内部(26)与所述光学照相机部分操作地连通。

30、一种具有成像或辐射治疗能力的隔离系统，所述隔离系统包括：

成像或治疗系统(20)；以及

限定隔离区域(10)的至少一个遏制屏障(14、15、16、17)，所述成像或治疗系统被安置在所述隔离区域的外部，所述遏制屏障包括基本中空管状延伸部(24、42、44、124、224、324)，所述延伸部远离所述隔离区域(10)突出并且与所述成像或治疗系统的检查或处理区域重叠。

31、如权利要求30所述的隔离系统，其中，所述基本中空管状延伸部(24、42、44、124、224、324)包括挠性鞘(232)或挠性大体管状遏制袋(326)。

32、如权利要求30所述的隔离系统，其中，所述隔离区域(10)符合生物安全4级(BSL-4)隔离协议。

33、如权利要求30所述的隔离系统，其中所述成像或治疗系统(20)包括安置在所述隔离区域(10)中的至少一个辅助部件(34、38)。

34、如权利要求33所述的隔离系统，其中，安置在所述隔离区域(10)中的所述至少一个辅助部件(34、38)包括对象台(34)和射频线圈(38)中的至少一个。

35、如权利要求30所述的隔离系统，其中，所述基本中空管状延伸部(24、42、44、124、224、324)可旋转地连接到所述至少一个遏制屏障(14)以使所述中空管状延伸部能够相对于所述至少一个遏制屏障部分或全程旋转。

36、一种制造管状构件的方法，所述方法包括：

形成具有选定截面的多个板(62)；

将所述板固定在一起以限定具有选定截面的管状心轴(60)；

将细丝绕所述管状心轴进行卷绕以限定所述管状构件(24)；以及

从所述管状心轴移除所述管状构件。

37、如权利要求36所述的方法，还包括：

在所述卷绕步骤期间，使用穿过并固定到所述板(62)的轴(66)旋转所述管状心轴(60)。

38、如权利要求36所述的方法，其中，所述板的所述形成步骤包括：

通过垂直铣削形成所述板(62)。

39、如权利要求36所述的方法，其中，所述细丝的所述卷绕步骤包括：

将环氧树脂涂层的玻璃纤维细丝绕所述管状心轴(60)进行卷绕；以及

固化所述环氧树脂。

40、如权利要求36所述的方法，还包括：

在所述卷绕步骤之前，用便于从所述管状心轴移除所述管状构件(24)的脱模剂涂覆所述管状心轴(60)。

41、如权利要求36所述的方法，其中，(i)所述板(62)的所述形成步骤包括形成截面大小不同的板，并且(ii)所述板的所述固定步骤包括将所述截面大小不同的板按如下顺序固定在一起，即赋予所述管状心轴(60)从所述管状心轴的一端到所述管状心轴的另一端渐缩的渐进式纵向截面。

42、如权利要求36所述的方法，其中，所述板的所述形成步骤包括：

形成具有“D”形截面的所述板(62)。

43、如权利要求36所述的方法，其中，所述板的所述形成步骤包括：

形成具有非圆形截面的所述板(62)。

44、如权利要求36所述的方法，还包括：

将密封端盖构件(42)固定到所述管状构件(24)的一端以在所述端处形成气密密封。

45、一种对象装载系统，用于将安置在隔离区域(10)中的对象装载到安置在所述隔离区域外部的成像或治疗系统(20)中，所述对象装载系统包括：

管状构件(24)，其大小适合于将所述对象容纳到所述管状构件的内部体积(26)中，所述管状构件由权利要求36所述的方法形成；

安置在所述管状构件的进入端的凸缘(44)，所述凸缘被密封到所述隔离区域的遏制屏障(14)使得所述管状构件的所述内部体积可从所述隔离区域进入；以及

端盖构件(42)，其密封与所述管状构件的所述进入端相对的所述管状构件的第二端。

46、一种用于制造管状构件(24)的心轴，所述心轴包括：

多个板(62)，其具有选定非圆形截面并且固定在一起以限定具有所述选定截面的管状心轴(60)。

47、如权利要求46所述的心轴，其中，所述固定板(62)的截面从所述管状心轴(60)的一端到所述管状心轴的另一端减小使得所述管状心轴具有纵向渐缩截面。

48、一种对象装载系统，用于将所述对象从隔离区域(10)装载到成像或治疗系统(20)中，所述对象装载系统包括：

对象装载端(10)；

对象成像或治疗端(26)；以及

连接所述对象装载端和所述对象成像或治疗端的遏制管(24)。

49、如权利要求48所述的对象装载系统，其中，所述装载端(10)和所述成像或治疗端(26)由所述遏制管(24)穿过的遏制屏障(14)分离。

50、一种用于对隔离对象进行成像或治疗的装置，所述装置包括管状结构(24)，所述管状结构包含所述对象并且将所述对象与在所述成像或治疗中使用的成像或治疗系统(20)分离。

51、如权利要求50所述的装置，其中，所述管状结构(24)具有圆形、椭圆形或“D”形截面。

52、一种隔离系统，包括：

包括遏制屏障(14)的隔离区域(10)；以及

成像或辐射治疗系统(20)，其被安置在所述隔离区域的外部并且被配置成穿过所述遏制屏障对所述隔离区域中的对象执行成像或辐射治疗。

53、如权利要求52所述的隔离系统，还包括：

遏制管(24、124、224、324)，其从所述遏制屏障(14)远离所述隔离区域(10)并朝着所述成像或辐射治疗系统(20)延伸。

54、如权利要求53所述的隔离系统，其中，所述遏制管(24)包括一个或多个进入点(39)。

55、如权利要求53所述的隔离系统，其中，所述遏制管(24、124、224、324)具有可变孔径大小。

56、一种成像或治疗方法，包括：

将安置在隔离区域(10)中的对象装载到检查或治疗区域中；

在处于所述检查或治疗区域中时使用成像或辐射治疗系统(20)对所述对象执行成像或治疗；以及

在所述装载和执行步骤期间，将所述对象与所述成像或辐射治疗系统隔离。

57、如权利要求56所述的成像或治疗方法，其中，所述隔离步骤包括：

通过对所述隔离区域(10)开放的容器(24、42、44、124、224、324)围绕所述检查或治疗区域。

58、如权利要求57所述的成像或治疗方法，其中，所述隔离步骤还包括：

通过二次遏制护套(400)围绕所述容器(24、42、44、124、224、324)。

59、如权利要求57所述的成像或治疗方法，其中，所述成像或治疗步骤包括使用定向辐射进行成像，所述围绕的容器(124、224)包括相对于所述定向辐射具有在透明、半透明或不透明之间变化的区域，并且所述方法还包括：

基于所述定向辐射穿过的所述透明、半透明或不透明部分的所述容器对采集的成像数据进行加权。

60、如权利要求56所述的成像或治疗方法，其中，所述隔离步骤包括：

当将人类对象安置在所述隔离区域(10)中时用密封容器(500)围绕所述对象。

61、如权利要求60所述的成像或治疗方法，其中，所述运输步骤包括：

将由所述密封容器(500)围绕的所述人类对象从所述隔离区域(10)运输到所述检查或治疗区域。

62、如权利要求61所述的成像或治疗方法，其中，所述运输步骤还包括：

在所述围绕步骤之后，对所述密封容器(500)的外表进行净化。

63、如权利要求61所述的成像或治疗方法，还包括：

为由所述密封容器(500)围绕的所述人类对象提供呼吸空气。

64、一种药物测试方法，包括：

在隔离区域(10)中，选择性地将所研究药物施予一组测试动物中的选定动物；以及

使用权利要求56所述的成像方法执行对所述组的测试动物中的至少一个选定动物的成像，其中，所述选定动物充当所述对象。

65、一种医学成像方法，包括：

将患者安置在隔离区域(10)中；以及

使用权利要求56所述的成像方法执行对所述患者的成像，其中，所述患者充当所述对象。

66、一种辐射治疗方法，包括：

将患者安置在隔离区域(10)中；以及

使用权利要求56所述的治疗方法对所述患者执行辐射治疗疗法，其中，所述患者充当所述对象。

67、一种对象隔离系统，包括：

容器(500)，其大小适合于容纳人类对象；以及

密封部分(502)，其被配置成将人类对象密封在所述容器内部；

其中，由所述密封部分(502)密封的所述容器(500)具有易于净化的外表，并且被配置成用于安装在成像或辐射治疗系统中。

68、如权利要求67所述的对象隔离系统，其中，所述容器(500)是圆柱形的并且一致地大小适合于滑动到成像或辐射治疗系统的圆柱形腔(22)中。

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