CN103767724A - 闪烁分层摄影和射线测定系统及联合影像和射线测定系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种闪烁分层摄影和射线测定系统及联合影像和射线测定系统，闪烁分层摄影仪包括用于对目标体进行探测的一系列探测器以及多射线探测仪。其中，一系列探测器采用的是BGO晶体或者LYSO晶体、伽马线测定软件或者SPECT、X线测定仪或者CT。一系列探测器用于探测目标体内的正、负电子和X线。并且，多射线探测仪能够完成PET正电子探测功能并且能够多探头、多层面地检测和计数γ线和环境中的X残线，从而完成静态和/或动态的正电子显像、SPECT功能或者γ线检测、X线的定量分析或者CT功能。

Description

闪烁分层摄影和射线测定系统及联合影像和射线测定系统

技术领域

本发明涉及一种医疗设备及其联合影像和射线测定系统，特别是涉及一种分层摄影仪及其联合影像和射线测定系统，而且命名为闪烁分层摄影仪。

背景技术

目前，放射治疗、手术治疗和化学药物治疗组成了肿瘤治疗的三大主要手段。不过，手术治疗危险性高，术后易复发，一般不能单独进行手术治疗；药物治疗其治疗过程复杂、副作用大；目前放疗是现在肿瘤患者常采取的治疗手段，但现在常用的放疗是使用直线加速器完成的，其精确度差、副作用大。光子刀和γ刀的应用虽然将肿瘤的治疗水平提升了一大步，但在精确度和治疗效果与国际先进水平相比仍有一定差距，人们期待着一种更精确、更简便、副作用更小的治疗手段的引进使用。

随着人民生活水平的不断提高，对医疗保健的要求也越来越高。现在我国放射治疗肿瘤设备直线加速器、γ刀、光子刀虽有其先进性，但无法实现全身各部位肿瘤(特别是5mm以下的早期肿瘤)的清晰成像诊断，由此导致无法做出有效的治疗。

申请号为201010600965.6的中国发明专利申请提供了一种闪烁分层摄影仪。该闪烁分层摄影仪包括：一探测定位系统，用于利用环状像素阵列探测器，获取任意投影角度的生物体体内核素的投影透视的图像信息；一激光定位系统，用于获取生物体的外部轮廓线的图像信息；以及一主控系统，用于将所述生物体体内核素的投影透视的图像信息和所述外部轮廓线的图像信息进行双模态信息融合处理。其可实现生物体正电子投影透视的图像信息与激光外部轮廓线的图像信息的双模态信息融合，能够获得生物体的内部结构和外部结构相结合的定位信息。然而，该专利所提供的闪烁分层摄影仪的缺点在于需要对患者注射放射性药物并且诊断病变位置的精确度较低，从而容易对机体造成损害和影响医生对病情的判断。

因此，提供一种能够便捷且准确地检测病变位置、形态、大小、代谢和功能的医疗设备成为业内急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够便捷且准确地获得机体正电子核素的断层分布图及病变的位置、形态、大小、代谢和功能的闪烁分层摄影仪及其联合影像和射线测定系统。

根据本发明的一方面，提供一种闪烁分层摄影和射线测定系统，包括：一系列探测器，所述一系列探测器用于对目标体进行探测；以及多射线探测仪；其中，所述一系列探测器采用的是BGO晶体或者LYSO晶体、伽马线测定软件或者SPECT、X线测定仪或者CT，所述一系列探测器用于探测目标体内的正、负电子和X线；并且所述多射线探测仪能够完成PET正电子探测功能并且能够多探头、多层面地检测和计数γ线和环境中的X残线，从而完成静态和/或动态的正电子显像、SPECT功能或者γ线检测、X线的定量分析或者CT功能。

其中，闪烁分层摄影和射线测定系统又称为闪烁分层摄影仪。

可替代地，提供一种闪烁分层摄影仪，包括：用于对目标体进行探测的一系列探测器以及多模态探测仪。其中，一系列探测器采用的是BGO晶体材料，一系列探测器用于探测目标体内的正、负电子相互作用发生湮灭辐射时发射出的光子；并且，多模态探测仪能够完成PET正电子探测功能并且能够多探头、多层面地检测和计数γ线和环境中的X残线，从而完成静态和/或动态的正电子显像、SPECT单光子线体测量，并能够进行γ线和X线的定量分析。

具体地，闪烁分层摄影和射线测定系统可以进一步包括：数据处理器；扫描机架，扫描机架具有通过孔；以及检查基台，检查基台邻近扫描机架设置，检查基台设有可移动承载板，可移动承载板能够至少部分移动进入通过孔。其中，一系列探测器布置在扫描机架中并通过有线或无线方式与数据处理器相连，用于对处于可移动承载板上并至少部分移动进入通过孔内的目标体进行探测并将获得的数据传送至数据处理器进行处理；一系列探测器包括绕着通过孔周向间隔布置的若干对探测器，每对探测器包括成180°布置的二个探测器；数据处理器对一系列探测器获得的数据进行处理，从而形成目标体内的正电子核素的分布图像。

可选择地，数据处理器可以设置在扫描机架或检查基台中，数据处理器通过有线或无线方式远程与一系列探测器连接。

可选择地，闪烁分层摄影和射线测定系统可以设置有司法鉴定辅助功能模块、药物研究辅助功能模块、放疗定位辅助功能模块。

可选择地，闪烁分层摄影和射线测定系统采用FPGA嵌入式软件架构。

根据本发明的另一方面，提供一种采用本发明闪烁分层摄影和射线测定系统的联合影像和射线测定系统，其中，联合影像和射线测定系统包括邻近闪烁分层摄影和射线测定系统布置的高能直线加速器，高能直线加速器能够激发目标体内的C、N或O元素发生核反应，产生正电子，闪烁分层摄影和射线测定系统捕获目标体内的正、负电子相互作用发生湮灭辐射时发射出的光子进而成像。

根据本发明的又一方面，提供一种采用本发明闪烁分层摄影和射线测定系统的联合影像和射线测定系统，其中，联合影像和射线测定系统包括整合在扫描机架中的电子计算机X射线断层扫描模块。

根据本发明的又一方面的替代方案，提供一种采用本发明闪烁分层摄影和射线测定系统的联合影像和射线测定系统，其中，联合影像和射线测定系统包括电子计算机X射线断层扫描设备和机器人装置，机器人装置能够带动闪烁分层摄影和射线测定系统的检查基台在分布于不同区域的闪烁分层摄影和射线测定系统的扫描机架与电子计算机X射线断层扫描设备之间往复运动。

根据本发明的再一方面，提供一种采用本发明闪烁分层摄影和射线测定系统的联合影像和射线测定系统，其中：联合影像和射线测定系统包括核磁共振成像设备，核磁共振成像设备与闪烁分层摄影和射线测定系统的扫描机架相对设置，闪烁分层摄影和射线测定系统的检查基台设置在核磁共振成像设备与扫描机架之间，检查基台的可移动承载板能够至少部分移动进入核磁共振成像设备内。

根据本发明的再一方面的替代方案，提供一种采用本发明闪烁分层摄影和射线测定系统的联合影像和射线测定系统，其中：联合影像和射线测定系统包括核磁共振成像设备和机器人装置，机器人装置能够带动闪烁分层摄影和射线测定系统的检查基台在分布于不同区域的闪烁分层摄影和射线测定系统的扫描机架与核磁共振成像设备之间往复运动。

根据本发明的另外一方面，提供一种采用本发明闪烁分层摄影和射线测定系统的联合影像和射线测定系统，其中：所述联合影像和射线测定系统包括具有正电子分层、X线分层和单光子分层摄影的有机结合仪。

根据本发明的一种可替代方案，提供一种闪烁分层摄影仪，包括：数据处理器；扫描机架，扫描机架具有通过孔；检查基台，检查基台邻近扫描机架设置，检查基台设有可移动承载板，可移动承载板能够至少部分移动进入通过孔；一系列探测器，一系列探测器布置在扫描机架中并通过有线或无线方式与数据处理器相连，用于对处于可移动承载板上并至少部分移动进入通过孔内的目标体进行探测并将获得的数据传送至数据处理器进行处理。其中：一系列探测器采用的是BGO晶体材料；一系列探测器包括绕着通过孔周向间隔布置的若干对探测器，每对探测器包括成180°布置的二个探测器，一系列探测器用于探测目标体内的正、负电子相互作用发生湮灭辐射时发射出的光子；数据处理器对一系列探测器获得的数据进行处理，从而形成目标体内的正电子核素的分布图像。可选择地，扫描机架内嵌模块化电子系统。

本发明的有益效果是：本发明的闪烁分层摄影和射线测定系统可以采用多种方式灵活使用。无需注射放射性药物，用高能直线加速器LA45照射人体后，可直接进行成像。LA45照射人体后，会激发人体内的C、N、O等元素发生核反应，产生放射性核素，由于闪烁分层摄影仪对这些核素具有很高的灵敏度，因此可对其进行成像。把非放射性药物经LA45高能照射后，对人体个性化注射后再成像。非放射性药物。非放射性药物在高能X线照射下，会激发核变反应，产生放射性核素，从而能够完成闪烁分层摄影仪显像，这是闪烁分层摄影仪与LA45联合进行药物研究的基础。直接注射放射性核素显像药物(如¹⁸F-FDG)进行正电子显像。其临床显像结果与PET类似。多种线束测定可静态、动态的进行正电子显像、单光子测量，闪烁分层摄影仪自带的多功能探测仪能进行γ线总量和X残线的定量分析。多个功能辅助，除影像诊断外，还具有司法鉴定、药物研究、放疗定位等功能。与LA45联合应用，实现诊断治疗一体化。能够完成放疗后的疗效评估，实现生物调强与适形放疗技术并且及时对放疗计划靶区设置进行修改。独特的FPGA嵌入式软件技术，顾客定制开放式协议架构，丰富的临床应用软件，完全满足临床应用和科学研究需要。符合DICOM3.0标准，硬件、软件强大的可扩展性，可轻松与其他影像设备图像融合，使信息更丰富、诊断更准确、更便捷。整机稳定可靠，开机率高，性价比高。

附图说明

图1是根据本发明一种示例实施方式的闪烁分层摄影和射线测定系统以及联合影像和射线测定系统的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图对本发明进行更详细说明。在此，本发明的示例性实施例及说明仅用于解释本发明，但并不对本发明构成限制。

闪烁分层摄影仪(闪烁分层摄影和射线测定系统)100包括数据处理器(未图示)。闪烁分层摄影仪100还包括扫描机架120，扫描机架120具有通过孔125。检查基台150邻近扫描机架120设置，检查基台150设有可移动承载板155，可移动承载板155能够至少部分移动进入通过孔125。闪烁分层摄影仪100还包括一系列探测器(未图示)，一系列探测器布置在扫描机架120中并通过有线或无线方式与数据处理器相连，用于对处于可移动承载板155上并至少部分移动进入通过孔125内的目标体进行探测并将获得的数据传送至数据处理器进行处理。

一系列探测器采用的是BGO晶体材料(一种闪烁晶体材料)。一系列探测器包括绕着通过孔125周向间隔布置的若干对探测器，每对探测器包括成180°布置的二个探测器，一系列探测器用于探测目标体内的正、负电子相互作用发生湮灭辐射时发射出的光子。数据处理器对一系列探测器获得的数据进行处理，从而形成目标体内的正电子核素的分布图像，以对目标体进行诊断。数据处理器设置在扫描机架120或检查基台150中并与一系列探测器连接，或者通过有线或无线方式远程与一系列探测器连接。

闪烁分层摄影仪100进一步包括多模态探测仪，多模态探测仪能够完成正电子探测功能并且能够多探头、多层面地检测γ线和环境中的X残线，从而完成静态、动态的正电子显像、单光子测量，并能进行γ线和X线的定量分析。

扫描机架120内嵌模块化电子系统。此外，闪烁分层摄影仪100设置有司法鉴定辅助功能模块、药物研究辅助功能模块、放疗定位辅助功能模块，以用于实现相应的功能从而有助于对目标体进行更准确地诊断。优选地，闪烁分层摄影仪100采用FPGA嵌入式软件架构。

作为一种示例实施方式，根据本发明的联合影像和射线测定系统包括邻近闪烁分层摄影仪100布置的高能直线加速器200。高能直线加速器200能够激发目标体内的C、N或O元素发生核反应，产生正电子。闪烁分层摄影仪100捕获目标体内的正、负电子相互作用发生湮灭辐射时发射出的光子进而成像。

作为另一种示例实施方式，联合影像和射线测定系统可以包括整合在扫描机架120中的电子计算机X射线断层扫描模块。可替代地，联合影像和射线测定系统包括机器人装置，机器人装置能够带动闪烁分层摄影仪100的检查基台150在分布于不同区域的闪烁分层摄影仪100的扫描机架120与电子计算机X射线断层扫描设备之间往复运动。

作为再一种示例实施方式，联合影像和射线测定系统包括核磁共振成像设备，核磁共振成像设备与闪烁分层摄影仪100的扫描机架120相对设置，闪烁分层摄影仪100的检查基台设置在核磁共振成像设备与扫描机架120之间，检查基台的可移动承载板155能够至少部分移动进入核磁共振成像设备内。可替代地，联合影像和射线测定系统包括核磁共振成像设备和机器人装置，机器人装置能够带动闪烁分层摄影仪的检查基台在分布于不同区域的闪烁分层摄影仪的扫描机架与核磁共振成像设备之间往复运动。

以下结合具体应用示例详细介绍本发明：

(一)、系统原理

数字化闪烁分层摄影仪(以下简称DS系统)采用放射性核素显像技术，是现代核医学影像技术的重要组成部分。其原理是利用¹¹C、¹³N、¹⁵O、¹⁸F等超短半衰期核素显像剂，引入机体后定位于靶器官，这些核素在衰变过程中发射正电子，发射的正电子在组织中运行很短距离之后，即与周围组织中的负电子相互作用，发生湮灭辐射，发射出两个方向相反、能量相同(511keV)的光子。DS显像是采用一系列成对的互成180°排列并于符合线路相连的探测器来探测湮灭辐射出的光子，从而获得机体正电子核素的断层分布图及病变的位置、形态、大小、代谢和功能，对疾病进行诊断。DS系统还自带多模态探测仪，不光能像PET一样完成正电子探测功能，还能够多探头、多层面地检测γ线和环境中的X残线，能够完成静态、动态的正电子显像、单光子测量，并能进行γ线和X线的定量分析。DS与高能直线加速器联合应用，能直接捕捉人体在高能射线照射下发生光核反应产生的碳、氧元素的放射性同位素(¹¹C和¹⁵O)的衰变信号，通过电子计算机采集系统测量组织中¹¹C和¹⁵O的放射性分布和强度，从而直接反映放射治疗的生物效应。

(二)、多种综合性能特点

无需注射放射性药物，用LA45照射人体后，可直接进行成像。LA45照射人体后，会激发人体内的C、N、O等元素发生核反应，产生放射性核素，由于DS对这些核素具有很高的灵敏度，因此可对其进行成像。

把非放射性药物经LA45高能照射后，对人体个性化注射后再成像。非放射性药物。非放射性药物在高能X线照射下，会激发核变反应，产生放射性核素，从而能够完成DS显像，这是DS系统与LA45联合进行药物研究的基础。

直接注射放射性核素显像药物(如¹⁸F-FDG)进行正电子显像。其临床显像结果与PET类似。

多种线束测定可静态、动态的进行正电子显像、单光子测量，DS自带的多功能探测仪能进行γ线总量和X残线的定量分析。

多个功能辅助，除影像诊断外，还具有司法鉴定、药物研究、放疗定位等功能。

与LA45联合应用，实现诊断治疗一体化。能够完成放疗后的疗效评估，实现生物调强与适形放疗技术并且及时对放疗计划靶区设置进行修改。

独特的FPGA嵌入式软件技术，顾客定制开放式协议架构，丰富的临床应用软件，完全满足临床应用和科学研究需要。

符合DICOM3.0标准，硬件、软件强大的可扩展性，可轻松与其他影像设备图像融合，使信息更丰富、诊断更准确、更便捷。

整机稳定可靠，开机率高，性价比高。

(三)丰富的临床应用

本发明的闪烁分层摄影仪具有丰富的临床应用。DS在诊断和定位各类疾病，尤其是在诊断肿瘤、心血管及神经精神疾病，观察放射性药物分布，手术和放射治疗定位中表现出独特的优势和巨大的潜力。

各种肿瘤疾病

恶性肿瘤的临床分期与再分期。

肿瘤组织其代谢显像的明显程度与组织中的癌细胞的数量密切相关，肿瘤的恶性程度越高，其功能代谢越明显。DS通过对恶性肿瘤患者全身或局部进行代谢功能显像，能够非常明显直观的表现出恶性肿瘤当前的代谢状况，从而帮助医师判断患者的病情，进而对恶性肿瘤进行临床分期与再分期。

恶性肿瘤放化疗的疗效预测与评估。

恶性肿瘤患者放化疗后其肿瘤代谢活性的变化远早于解剖形态的改变，通过及时地进行闪烁分层摄影仪成像可更迅速、更准确地判断恶性肿瘤放化疗的疗效，如果DS肿瘤显像与放化疗之前的肿瘤显像其代谢功能明显降低，那么可以判断放化疗疗效良好，从而进一步指导临床医师及时调整治疗方案。

肿块良恶性的鉴别诊断，指导对可能产生诊断信息的肿块区域进行活检。

组织病理学检查是确诊恶性肿瘤最直接的证据。组织病理学检查之前需要利用计算机断层扫描(CT)或磁共振(MR)确定肿块的位置，用穿刺的方式取到细胞活体，但是CT或MR无法确定肿块的良恶性以及功能代谢情况，如果取到良性肿块或者代谢较低的肿块，很有可能会影响最终的病理学检查结果。DS功能成像可以分辨出肿瘤的良恶性，通过分析肿块的代谢状况，指导临床医师取到代谢功能最旺盛也就是恶性程度最高的病变组织进行活检，从而产生正确的临床诊断信息数据。

肿瘤标志物水平连续动态增高时，转移灶原因不明时寻找原发灶。

肿瘤标志物(如甲胎蛋白AFP、癌胚抗原CEA等)的存在或量变可以提示肿瘤的性质，当肿瘤标志物水平连续动态增高时，就应该引起重视，及时做进一步的检查。如果进一步检查中并未发现或确定转移灶原因，那么这时DS代谢检查就会发挥出其明显优势。通过DS全身检查肿瘤代谢显像可以判断人体内的异常高代谢区域，找到原发灶所在地，从而及时地帮助医师做进一步的临床诊断与治疗。

肿瘤放化疗后残余或复发病灶的鉴别。

肿瘤放化疗后需要及时定期查体监测有无复发或转移，常规的检查方法是CT增强，但是CT辐射量高，并且CT增强所用的碘造影剂并不适合所有的肿瘤患者(对碘过敏体质者、严重心肝肾功能不全者需慎做增强CT)。DS通过对全身或肿瘤区域代谢活性的检测，能够准确判断CT或MR难以鉴别的治疗后肿瘤坏死、部分残留或复发转移状况。

指导肿瘤放射治疗计划。

常规的放疗计划靶区勾画都是在CT或MR确定肿瘤位置和大小之后，将整个肿块甚至还包含有正常组织的区域画到靶区内，通常可以用宁可错杀一千，不可放过一个来形容，这明显与放疗理论不相符。DS通过对肿瘤区域进行功能代谢显像，判断出肿瘤区域内各部分的代谢情况，指导放疗物理师进行合理、准确的靶区(生物靶区)勾画，尽可能的减少对周围正常组织的损伤，达到生物调强与适形放疗的目的，通过先进的影像学和生物学技术的紧密结合，达到真正意义上的精确放射治疗。

心血管疾病

冠心病心肌缺血的辅助诊断与危险程度分级。

冠状动脉造影是了解灌装动脉有否狭窄等形态学改变的最好方法，但它不能反映心肌局部的血流灌注与心肌细胞的活性，也不能提供冠脉狭窄的病例生理学意义。而DS心肌灌注显像不仅可以诊断有无心肌缺血，而且还可帮助确定缺血是否可逆以及冠状动脉的储备功能，为冠心病的临床治疗决策提供重要依据。DS心肌灌注显像是早期诊断冠心病心肌缺血简便、准确、无创伤性、具有高灵敏度、高特异性特点的方法，其灵敏度和特异性可达到90％以上。

DS心肌显像可对冠心病危险程度进行分级。对已确诊的冠心病患者，负荷心肌灌注显像对于估计进一步心脏事件发生的危险性是非常有效的，冠状动脉病变愈严重，运动心肌灌注显像异常愈明显。

心肌梗塞治疗疗效预测和术后评估。

心肌梗死是指心肌的缺血性坏死，为在冠状动脉病变的基础上，冠状动脉的血流急剧减少或中断，使相应的心肌出现严重而持久地急性缺血，最终导致心肌的缺血性坏死。心肌代谢显像是了解心肌细胞重要能量代谢底物(如葡萄糖、脂肪酸等)在心肌中的代谢情况，并通过代谢情况评价心肌活力，缺血程度，尤其是应用DS心肌葡萄糖代谢显像是目前检测心肌活性最准确的方法，称为“金标准(Golden Standard)”。

心肌梗死的原因，多数是冠状动脉粥样硬化斑块或在此基础上血栓形成，造成血管堵塞所致。DS联合LA45利用全新的放射动力治疗技术，可治疗血管斑块，疏通血管，并且能在治疗之后利用DS对心肌血管进行显像，观察治疗效果，并做出明确的术后评估。

高能X线放疗对心血管组织放射性损伤的评价。

患者利用高能X线放疗之后，或多或少会对心血管组织造成一定的损伤。比如心脏，心脏对辐射的敏感性较低，10Gy以下照射所见主要为造血损伤引起的出血和感染，10Gy以上照射可引起心肌的水肿、变形、心间质炎的改变，临床上表现为心肌功能异常以及严重的心包炎，并可伴有不同程度的心功能衰竭。血管方面以小血管最为敏感，尤其是毛细血管敏感性最高。高能X线放疗之后，利用DS心血管显像，判断心血管组织的代谢活性，观察心肌功能及血管损伤程度，可对其受到的X线损伤情况做出一个评估。

神经系统精神疾病

癫痫病灶的定位确诊。

正常人在基础状态时，脑显像图表现为放射性分布均匀、对称，无明显的放射性分布增高和减低区。癫痫病在发作间期，其病灶葡萄糖代谢表现为低代谢状态，诊断灵敏度可达70％～80％，而发作期，病灶则表现为高代谢状态，灵敏度可达90％以上。因此根据这一特点，可以用¹⁸F-FDG DS显像对对癫痫病灶进行诊断和定位。若同一皮质区域，在发作间期¹⁸F-FDG DS显像表现为反射性减低区，而在发作期则表现为放射性增高区，则此区域为癫痫病病灶。癫痫病病灶往往没有明显的形态结构变化，常规的CT、MR常常不能够检出，与CT、MR相比，¹⁸F-FDG DS显像具有明显的优势。

老年痴呆症(AD)的定位诊断、病情估计和痴呆严重程度的评价。

老年痴呆症的病变特点是以顶叶和后颞叶为主的双侧大脑皮质葡萄糖代谢减低，基底神经节受累不明显。其中颞顶叶低代谢是诊断老年痴呆症的特征性影像，灵敏度可达90％以上。早期老年痴呆症和晚期老年痴呆症患者在¹⁸F-FDG DS显像中有一定差异，据此可对病程进行估测。早期患者葡萄糖代谢减低以顶叶和扣带回后部明显，晚期患者明显受损部位在颞叶和额叶中部。脑部¹⁸F-FDG DS显现还可用于痴呆严重程度的评价，随着病情发展，脑内低代谢区数目增加，范围扩大，则痴呆度越严重。

脑肿瘤的放疗生物学定位、辅助诊断，复发或残存病灶的放疗定位。

¹⁸F-FDG DS显像可用于脑肿瘤良恶性鉴别，分期和分级，疗效和预后判断以及复发或残存病灶的诊断。肿瘤的葡萄糖代谢活跃程度与肿瘤的恶性度有关，良性和低度恶性脑肿瘤的病变部位葡萄糖摄取与正常白质处相似，而大多数高度恶性的脑肿瘤葡萄糖摄取则明显增高。基于脑肿瘤恶性程度与局部¹⁸F-FDG代谢活性关系密切，临床上，¹⁸F-FDG显像已用于胶质瘤恶性度评价。脑瘤手术或放疗后坏死区呈放射性缺损，可与肿瘤复发部位呈异常葡萄糖浓聚灶相鉴别，在治疗复发或残留病变与坏死灶的鉴别方面，脑葡萄糖代谢显像较CT、MR更有优势。此外，¹⁸F-FDG DS检查有助于术前活检穿刺部位的定位选择，避免造成组织学级别的低估。

¹⁸F-FDG DS显像可用于评价已确诊胶质细胞瘤的分级和预后；¹⁸F-FDG DS显像常用于鉴别星形细胞瘤手术或放疗后复发或治疗后坏死。脑转移瘤转移部位多位于皮质髓质交界区，病灶周围有明显水肿，CT可表现为低、等或高密度，MR是发现脑转移瘤最灵敏的影像手段，一般表现为T1与T2等信号或高信号，有均匀或环状强化。因此，利用DS/CT或DS/MR联合系统可对脑肿瘤做出明确、价值高的诊断效果。

脑部组织对放射线的敏感分析。

放射性脑损伤是颅内肿瘤、脑血管畸形、头颈部恶性肿瘤放疗后产生的一种常见的并发症，脑细胞对放射线敏感性较高。DS显像可以了解血脑屏障是否完整和脑循环灌注情况及氧、葡萄糖、氨基酸等的代谢情况。临床上常应用¹⁸F-FDG反映细胞的糖酵解速率，应用蛋氨酸MET等测定氨基酸代谢情况，放射性坏死代谢率低于正常脑组织，通常FDG或MET摄取减少，而肿瘤区摄取明显增加。

放射性脑损伤的影像学诊断以CT和MR作为常规检查方法，但MR对病变的显示，特别是水肿范围的观测较CT敏感，当出现放射性脑损伤的影像学改变时，首选MR检查。DS能在代谢活性水平上对脑部组织进行成像，对晚迟发期放射性脑损伤及肿瘤复发具有比CT、MR要高的鉴别诊断价值。因此，DS/CT和DS/MR联合系统能对脑部组织的放射性损伤做出比DS或CT或MR单一检查诊断还要高的鉴别诊断价值。

健康查体

DS/CT/MR一次检查可覆盖身体各重要组织和器官，提供身体内各组织功能性的变化，而功能性的变化常发生在疾病的早期。DS/CT/MR检查能够比普通体检更早期地、灵敏而准确地发现心脑血管疾病及肿瘤疾病，判断疾病的性质及发展程度。大大提高了肿瘤患者的治愈率与存活率，故作为一项高端的健康查体手段目前已越来越得到人们的重视和接受。

而且DS/CT/MR安全、无创，能够活体显示病变特性的功能代谢特征，结合形态、结构改变可以更早期、更准确的对肿瘤做出诊断和分期。一部分患者的治疗方式因此而改变，避免了不必要的手术或及时的调整了治疗方案，总体上反而降低了医疗成本。目前，对于肿瘤患者多强调一步到位的DS/CT/MR检查，可大大避免多项目重复检查的浪费。而对有支付能力者，DS/CT/MR更是一项高端健康查体的优良手段。

新药开发研究

经过高能加速器35～45MeV的X射线的照射，普通药物会产生放射性，将该药物注射到实验动物体内，实验动物器官组织会对该药物进行吸收代谢，DS显像能够敏感地观测到药物在实验动物体内的分布状况，帮助科研人员及时了解该药物被实验动物器官组织的吸收状况，从而进一步帮助科研人员了解该药物特性，对该药物做进一步的开发研究。

与放疗系统联合应用

目前，放射治疗已经成为治疗肿瘤的主要手段之一，但放射治疗的效果个体差异极大，如何针对不同的患者，实施个性化的放射治疗是目前迫切需要解决的难题。个性化放疗不仅能够提高肿瘤的治疗效果，而且能最大限度地避免周边重要器官组织的放射性损伤，提高放疗效果。

医用加速器35～45MV高能X射线放疗杀死、损伤患者体内的癌细胞或治疗其它组织疾病的同时，能与人体组织的氧(O)、碳(C)、氮(N)等主要组成元素发生光核反应进而产生正电子和中子。DS能获取正电子发射核衰变时产生的一对γ光子，产生生物学显像。高能量X线照射人体后γ射线的产生量与照射人体后自由羟基(杀死肿瘤细胞的主要物质)的产生量高度相关，而自由羟基产生量与常规TPS计划的物理剂量并非线性相关。由此，通过DS检测器官、组织和病灶对放射线的反应性，以纠正放疗靶区、更正确地避免正常组织损害和提高肿瘤治疗的有效性，实现放疗的个性化和生物学的定位。

DS也可以获取单光子总量，对病人体内所产生的γ线做出实时地定量分析以评价人体内伽玛线总量与放射自由羟基比，以指导放疗避免正常组织损害和提高肿瘤治疗的有效性。外源性正电子发射核即正电子放射性药物(如¹⁸F-FDG)注射后，使用DS能进行符合断层探测，产生与PET一样的图像，融合CT或MR图像后，可以为医生做TPS放疗计划提供乏氧程度、代谢高低、病灶(如斑块和肿瘤)大小的解剖学、生物学和功能性放疗定位依据。

四.联合系统应用与优势

DS联合影像和射线测定系统及放疗系统，结合医院的实际综合情况推出DS/CT一体机、DS/CT机器人影像系统(DS/CT异体机)、DS/MR一室化系统，DS/MR机器人影像系统，简称DSI、DSI/CT机器人影像系统、DSI/CT/LA45影像诊断放疗系统。

医院可进购整套系统，也可购进DS单独系统与医院原有CT、MRI、加速器的建立联合系统，达到资源的有效利用，节省医院开支，扩大应用范围。

机器人影像系统

机器人影像系统是航天高科技技术在医学上的完美应用，它利用智能移动机器人的环境感知技术、自主定位导航技术和人机交互技术，以及特殊的强磁场运行技术、大负荷运载技术和可靠性技术。实现患者在不同设备间自动、安全、高精度移动和精确连接。

该机器人系统拥有多种技术与优势：

首次将高精度全自动航天机器人系统应用于医学影像学领域，填补了国际空白，使我国的核医学影像设备达到了国际领先水平。

全面采用抗磁场合金材料，独有磁屏蔽门门机联锁系统，MR磁场不会对机器人系统的运作产生任何影响，机器人的运动也不会对影响各个设备的正常工作环境。

磁条多路红外循线无线导航技术，可实现自主转运病人和精确定位，减轻病人痛苦，提高工作效率，降低工作强度，确保图像融合的配准精度。

自带远程实时监控系统，可远程操控机器人所有动作，避免医护人员不必要的辐射损伤。

综合DS、MR、CT各自优势，功能互补，避免各设备之间的干扰，提高设备使用率，提升客户经济效益，实现三种不同图像信息大于3的临床效果。

可实现病人在麻醉、手术、病房间的安全转运，系统配置灵活，客户自由选择度高。

完全符合绿色安全体检要求，有利于组建高端健康体检中心。

开展临床研究，促进医学发展。

外形设计美观、大方，结构合理，系统可靠性高，机器人系统运行灵敏度高，易于控制。

DS/CT影像系统

DS/CT影像系统是将DS与CT利用机器人系统进行有机组合。CT显像原理是球管发射的X线穿过人体之后，根据人体各个器官对射线的吸收与透过率不同，由计算机对透过人体的射线的衰减率进行重建来产生解剖学位置的断层图像，而DS系统可以产生代谢功能的临床图像，两种图像通过像融合联合诊断装置进行精确融合，两种技术优势互补，可以得到既能清楚显示器官的解剖结构，又能清楚显示该器官的生理、生化和代谢功能信息的融合图像，具有更高的诊断性能和临床应用价值。

临床上，DS/CT最常应用于肿瘤诊断方面，除了能提高肿瘤诊断可靠性以外，还可以提供淋巴结定位、胸腔壁情况以及转移灶定位等信息，并且对肿瘤和炎症进行辨别。此外，DS/CT对放射治疗有很大的促进作用，包括界定肿瘤范围、为治疗剂量提供图形依据、更准确地进行三维适形放射治疗和调强适形放射治疗。DS/CT其临床适应症73.9％在于肿瘤诊断，心血管疾病占1.3％，神经系统疾病占3.7％，体格检查占18.5％，其他占2.6％。此内容在前面DS临床应用中已做详细介绍。

多种模式的DS/CT系统，包括DS/CT一体机、DS/CT机器人影像系统、DS/CT侧滑式系统。

DS/CT系统将解剖结构影像和功能代谢影像进行融合，得到更多的临床信息，提高了检查质量。另外，可以在同一空间内同时对病人做DS、CT、DS/CT三种检查，各设备可以单独使用，也可以联合使用，提高了设备的利用率，避免了假阳性等弱点。DS/CT机器人影像系统、DS/CT一体机广泛适用于大中型医院，并具有科研的实用性，可为医院提供了多重选择。

DS/MR(简称DSI)影像系统

闪烁分层摄影仪(DS)和核磁共振成像术(MR)有机结合的大型功能代谢与分子影像诊断系统DS/MR，覆盖了PET和MR的全部检查功能，已经达到最大意义上的优势互补，具有PET/MR的全部功能，是当今最高层次的核医学技术，也是当前医学领先的大型医疗诊断成像设备之一。MR与CT相比具有更好的软组织分辨率及亚毫米的空间分辨率。对于脑、肝脏、乳腺、子宫等软组织病变的检出明显优于CT，MR在提供高解剖分辨的基础上，还能提供一些功能信息，如水弥散成像、灌注成像及MR波谱分析(MRS)等。因此，DS/MR能够为临床提供更丰富的解剖及功能代谢等复合诊断信息。

实现完整的结构、功能与分子一体化是未来的分子影像的必然趋势，DS/MR不仅能够迎合这一趋势，而且能排除了CT辐射和改善软组织图像质量。因此，与PET/CT比较，理论上DS/MR能扩大适应证和提高诊断效果。

DS/MR影像系统主要临床优势如下：

DS/MR影像系统是目前唯一能将人体结构、功能和分子信息有机结合起来的一体化临床医院影像技术，与PET/CT比较，在基础和临床研究、疾病诊断上优势明显。特别是DS/MR在探测远处病灶、微小病灶以及描述恶性肿瘤细微信息方面要比PET/CT更有优势。

全身DS/MR的图像质量和软组织分辨率明显优于PET/CT，对于早期和准确发现病灶、精确定位、指导临床治疗有重要价值。在个性化诊疗实践中，DS/MR将发挥中坚作用。

DS/MR比PET/CT影像图像融合准确率高。据报道一组病人的DS/MR与PET/CT检测对照，DS/MR融合准确度为1mm误差0.5mm，而国外目前销售的PET/CT融合准确度是2mm误差2mm。

DS/MR无X线辐射，是绿色诊断设备。PET/CT或DS/CT(CT为64排时)每做一个全身病人接受放射线量是DS/MR的200倍以上，PET/CT是对人体有损害性的诊断设备，DS/MR对于健康体检、疾病筛查和扩大临床适应症意义重大。

根据医院发展现状推出多款DSI系列包括同室DSI系列与机器人DSI系列。

同室DSI系列充分利用空间，旋转床整合设备。将机器人系统应用于DSI系列，对医院现有设备及有限空间内实现设备的整合应用，多种DS方案有利于大、中型医院的安装使用。该系统将DS、MRI有机的组合在一起，采用高精度旋转床及全自动机器人系统精确引导定位、高质量的软件系统实现DS、CT、MRI间的图像融合，假阳性率低，诊断率高，可检测出5mm以内的肿块，从而得到集代谢功能成像和解剖结构成像于一体的完美影像图像。

DS/CT/MR联合影像和射线测定系统

DS/CT/MR联合影像和射线测定系统，是通过高精度全自动机器人系统和完善的图像融合软件系统实现DS、MRI、CT的精确定位和图像融合功能。可在同一空间内完成DS、MRI、CT、DS-CT、DS-MRI、DS-MRI-CT、MRI-CT七种检查。将解剖结构影像和功能代谢影像进行融合，得到更多的临床信息，提高了检查质量。各设备可以单独使用，也可以联合使用，提高了设备的利用率，避免了假阳性等弱点。

DS/CT/MR联合影像和射线测定系统具有临床多项选择：CT，MRI，DS，DS/CT，DSI，DSI/CT，CT/MRI。另外，由于CT，DS和MRI相对独立互不干扰，各影像系统都保持原有的最佳状态，包括用511KeV锗棒源进行的标准衰减校正。

DS/CT/MR联合影像和射线测定系统优势明显：

综合三种影像设备优势，功能互补，实现了三种图像信息大于3的临床效果。

有利于三方会诊，提高诊断率，减少误诊率。

更加有利于大中型医院的综合应用，更适用于大脑、脊髓的直线加速器放疗定位和准确治疗计划。

LA45-DS实时生物调强诊断治疗一体化系统

全球第一套诊断与放射治疗一体化系统(LA45-DS)是将高能医用直线加速器与DS巧妙结合，能更有效治疗恶性肿瘤、神经系统疾病、血管斑块和血液病，实现个性化治疗。同时可用于制作放射药物，新药物的研发、检测和筛查，填补国际空白。

该系统综合了高能直线加速器LA45优势特点与DS系统分子显像的特点，能够完成对各种疾病特别是肿瘤的分子影像诊断引导下的新型放射治疗。LA45-DS系统在很多领域中都具有独特的优势。

实时地分子显像检测。LA45用低剂量的45MV的X线照射人体，诱发肿瘤生物大分子C、N、O核素核反应，产生¹¹C、¹³N和¹⁵O正电子核素，核素在衰变过程中产生γ射线，通过DS实时显像转化为人体细胞接受放射后的分子影像信息，从而制定出治疗方案。

可作为生物制药研发平台。LA45高能射线轰击蒸馏水可以制药，¹⁵O-水是目前国际公认的脑部和心脏灌注的重要指标。其制造成本非常低，速度快，是符合高端个人体检需要的同位素。对头部，心脏等分子影像检验非常有效。而且，大基医疗目前已经做出的临床数据表明，其在肺癌和脑部肿瘤方面的诊断效果明显。

另外，LA45-DS系统还能够进行其他药物光核测定、药物材料检测、药理检测等，亦可用于生命科学研究、死亡研究、分子生物学测试，核分子结构和功能研究与核反应的生命指纹方面的研究。

实现生物适形调强放射治疗。病人用高能量低剂量X射线照射之后立即用DS扫描，就可在肿瘤组织处形成显像，根据显像的位置和影像代谢分布的强度就可确定照射的生物位置和照射的剂量及分布，进而还可确定肿瘤内的乏氧区，由于显像是分子和生物水平的，从而可实现活体的生物学基础上的生物调强放疗。将显像的位置和强度分布与设计的治疗计划比较，能够完善照射技术或调整治疗计划，从生物角度达到最佳的治疗效果。从而真正意义上实现精确的三维生物适形调强放疗和验证，更有效治疗癌症，同时也可避免对正常组织的伤害。

实现放射动力治疗技术。肿瘤患者服用特定放射动力治疗药物后，该药物会在肿瘤细胞高度聚集，联合低剂量高能量X线放疗后，可在体内产生大量氧自由基，从而更有效的杀死肿瘤细胞，这是是人类征服癌症的重大进展。过去的光动力药物，必须利用长波段的激光来激发药性。由于激光不能穿透皮肤，光动力药物很少应用在治疗体内深层癌症。利用高能X射线，配合放射动力治疗药物的靶向特性，可有效地治疗中晚期癌症患者。目前，该技术还继续临床验证，需要更多的医疗领域合作伙伴共同研究这新一代的治疗手段。

尽管在此已详细描述本发明的优选实施方式，但要理解的是本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体结构，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。此外，系统各处的温度和压力等参数可以根据具体使用条件在本发明所公开的范围内适当选取。

Claims (11)

1.一种闪烁分层摄影和射线测定系统，包括：

一系列探测器，所述一系列探测器用于对目标体进行探测；以及

多射线探测仪；

其特征在于：

所述一系列探测器采用的是BGO晶体或者LYSO晶体、伽马线测定软件或者SPECT、X线测定仪或者CT，所述一系列探测器用于探测目标体内的正、负电子和X线；并且所述多射线探测仪能够完成PET正电子探测功能并且能够多探头、多层面地检测和计数γ线和环境中的X残线，从而完成静态和/或动态的正电子显像、SPECT功能或者γ线检测、X线的定量分析或者CT功能。

2.根据权利要求1所述的闪烁分层摄影和射线测定系统，其特征在于，所述闪烁分层摄影和射线测定系统进一步包括：

数据处理器；

扫描机架，所述扫描机架具有通过孔；以及

检查基台，所述检查基台邻近所述扫描机架设置，所述检查基台设有可移动承载板，所述可移动承载板能够至少部分移动进入所述通过孔；

其中，所述一系列探测器布置在所述扫描机架中并通过有线或无线方式与所述数据处理器相连，用于对处于所述可移动承载板上并至少部分移动进入所述通过孔内的目标体进行探测并将获得的数据传送至所述数据处理器进行处理；

所述一系列探测器包括绕着所述通过孔周向间隔布置的若干对探测器，每对探测器包括成180°布置的二个探测器；

所述数据处理器对所述一系列探测器获得的数据进行处理，从而形成所述目标体内的正电子核素的分布图像。

3.根据权利要求2所述的闪烁分层摄影和射线测定系统，其特征在于，所述数据处理器设置在所述扫描机架或所述检查基台中，所述数据处理器通过有线或无线方式远程与所述一系列探测器连接。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的闪烁分层摄影和射线测定系统，其特征在于，所述闪烁分层摄影和射线测定系统设置有司法鉴定辅助功能模块、药物研究辅助功能模块、放疗定位辅助功能模块。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的闪烁分层摄影和射线测定系统，其特征在于，所述闪烁分层摄影和射线测定系统采用FPGA嵌入式软件架构。

6.一种采用如权利要求1-5中任一项所述的闪烁分层摄影和射线测定系统的联合影像和射线测定系统，其特征在于：所述联合影像和射线测定系统包括邻近所述闪烁分层摄影和射线测定系统布置的高能直线加速器，所述高能直线加速器能够激发目标体内的C、N或O元素发生核反应，产生正电子，所述闪烁分层摄影和射线测定系统捕获所述目标体内的正、负电子相互作用发生湮灭辐射时发射出的光子进而成像。

7.一种采用如权利要求1-5中任一项所述的闪烁分层摄影和射线测定系统的联合影像和射线测定系统，其特征在于：所述联合影像和射线测定系统包括整合在所述扫描机架中的电子计算机X射线断层扫描模块。

8.一种采用如权利要求1-5中任一项所述的闪烁分层摄影和射线测定系统的联合影像和射线测定系统，其特征在于：所述联合影像和射线测定系统包括电子计算机X射线断层扫描设备和机器人装置，所述机器人装置能够带动所述闪烁分层摄影和射线测定系统的检查基台在分布于不同区域的所述闪烁分层摄影和射线测定系统的扫描机架与所述电子计算机X射线断层扫描设备之间往复运动。

9.一种采用如权利要求1-5中任一项所述的闪烁分层摄影和射线测定系统的联合影像和射线测定系统，其特征在于：所述联合影像和射线测定系统包括核磁共振成像设备，所述核磁共振成像设备与所述闪烁分层摄影和射线测定系统的扫描机架相对设置，所述闪烁分层摄影和射线测定系统的检查基台设置在所述核磁共振成像设备与所述扫描机架之间，所述检查基台的可移动承载板能够至少部分移动进入所述核磁共振成像设备内。

10.一种采用如权利要求1-5中任一项所述的闪烁分层摄影和射线测定系统的联合影像和射线测定系统，其特征在于：所述联合影像和射线测定系统包括核磁共振成像设备和机器人装置，所述机器人装置能够带动所述闪烁分层摄影和射线测定系统的检查基台在分布于不同区域的所述闪烁分层摄影和射线测定系统的扫描机架与所述核磁共振成像设备之间往复运动。

11.一种采用如权利要求1-5中任一项所述的闪烁分层摄影和射线测定系统的联合影像和射线测定系统，其特征在于：所述联合影像和射线测定系统包括具有正电子分层、X线分层和单光子分层摄影的有机结合仪。

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