CN105943072A - 一种串联式pet-mr成像设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种串联式PET‑MR成像设备，扫描床、PET设备和MR设备顺次设置，PET和MR设备的FOV中心轴重合，扫描床运动方向与中心轴水平方向投影重合；PET设备包括以PET设备FOV中心轴所在竖直面为中心对称设置于调节支座上的2个PET半环单元，其间设锁止装置；2个PET半环单元包括底座及设底座上且位于FOV边缘的、顺次连接设于屏蔽箱中的PET电子学及数据采集处理系统的PET探测器环。本发明将扫描床、PET设备、MR设备顺次串联排列，保证有效扫描行程，缩短扫描床板长度，两个PET半环单元上可快速匹配现有MR设备，方便安装维护；利用调节支座实现PET与MR的FOV中心快速配准。

Description

一种串联式PET-MR成像设备
技术领域
本发明属于用于放射诊断的仪器，如与放射治疗设备相结合的技术领域，特别涉及一种在不移动MR设备及扫描病床的前提下、通过侧向分离或合并两个具有磁兼容性的PET半环单元即可完成对设备的安装和维护的串联式PET-MR成像设备。
背景技术
PET-MR是将PET(正电子发射计算机断层显像）的分子成像功能与PET-MR（核磁共振成像）卓越的软组织对比功能结合起来的一种新技术。
现有的PET-MR系统集成方案主要有两种：一种是嵌入式结构，将PET设备的探测器模块嵌入到MR设备的磁体内，该结构安装及维修困难，维护成本较大，一般不利于推广和利用；另一种是串联式结构，PET探测器环是作为一个不可拆分的整体与MR磁体相邻串联排列，此结构相对简单，但对于PET探测器的磁兼容性要求较高，同时MR的扫描床一般是不具有水平大位移调节功能的，从而导致维护PET可能需要移除扫描床或者重新设计具有该功能的扫描床，增加维护成本和设计时间。
发明内容
本发明为克服上述现有技术中的不足，提供了一种优化结构的串联式PET-MR成像设备。
本发明所采用的技术方案是，一种串联式PET-MR成像设备，包括PET设备、MR设备和扫描床，所述扫描床、PET设备和MR设备顺次设置，所述PET设备和MR设备的FOV中心轴重合，所述扫描床的运动方向与所述PET设备和MR设备的FOV中心轴的水平方向投影重合；所述PET设备包括以PET设备的FOV中心轴所在的竖直平面为中心对称设置的两个PET半环单元，所述PET半环单元设于调节支座上，所述两个PET半环单元间配合设有锁止装置；所述两个PET半环单元包括底座及设置在底座上且位于FOV边缘的PET探测器环，所述PET探测器环顺次连接有PET电子学及数据采集处理系统，所述PET电子学及数据采集处理系统设于屏蔽箱中。
优选地，所述调节支座包括水平底座，所述水平底座上设有旋转座，所述水平底座和旋转座间通过旋转轴配合设置，所述旋转轴处设有锁紧机构；所述旋转座上设有第一直线导轨，所述第一直线导轨分别与两个PET半环单元滑动连接。
优选地，所述调节支座两端部还设有分离架，所述分离架的上表面与旋转座的上表面处于同一水平面上。
优选地，所述分离架上设有第二直线导轨，所述第二直线导轨与第一直线导轨接合设置。
优选地，所述分离架和水平底座的底部均匀分布设有若干可锁紧的水平调整脚。
优选地，第一直线导轨和第二直线导轨上均设有滑动限位块和锁紧装置。
优选地，所述分离架和旋转座的连接端面设有定位圆柱销。
优选地，所述旋转座和水平底座间设有自润滑层。
优选地，所述MR设备包括RF线圈及主磁体，所述PET电子学及数据采集处理系统的水平位置低于RF线圈及主磁体。
优选地，所述屏蔽箱表面设有导电氧化层，所述屏蔽箱内设有散热风扇和蜂窝板，所述屏蔽箱的装配面设有导电泡棉层。
本发明提供了一种优化结构的串联式PET-MR成像设备，通过顺次设置扫描床、PET设备和MR设备，保证PET设备与MR设备二者的FOV中心轴重合且扫描床的运动方向与FOV中心轴的水平方向投影重合，将PET设备设置为两个PET半环单元，且两个PET半环单元以PET设备的FOV中心轴所在的竖直平面为中心对称，将PET半环单元设于调节支座上，即在安装和维护的过程中，只需要将两个PET半环单元顺着调节支座的导向方向打开或合拢即可，同时两个PET半环单元间配合设有锁止装置，保证了两个PET半环单元间的定位和相互固定；同时，本发明将两个PET半环单元设置为包括底座及设置在底座上且位于FOV边缘的PET探测器环，PET探测器环顺次连接有PET电子学及数据采集处理系统，且PET电子学及数据采集处理系统设置于屏蔽箱中，保证了MR磁场环境下的电磁屏蔽需求。本发明将扫描床、PET设备、MR设备顺次串联排列，保证了有效的扫描行程的同时缩短了扫描床板的长度，将PET设备对分为两个PET半环单元上，可快速匹配现有MR设备，方便安装和维护；利用五轴调节支座，能够实现PET与MR两者FOV中心的快速配准。
附图说明
图1为本发明中PET半环单元合拢时的结构示意图；
图2为本发明中PET半环单元打开时的结构示意图；
图3为本发明中调节支座的两端部设置分离架的结构示意图；
图4为本发明中PET半环单元的结构示意图；
图5为本发明中调节支座的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。
如图所示，本发明涉及一种串联式PET-MR成像设备，包括PET设备、MR设备1和扫描床2，所述扫描床2、PET设备和MR设备1顺次设置，所述PET设备和MR设备1的FOV中心轴重合，所述扫描床2的运动方向与所述PET设备和MR设备1的FOV中心轴的水平方向投影重合；所述PET设备包括以PET设备的FOV中心轴所在的竖直平面为中心对称设置的两个PET半环单元3，所述PET半环单元3设于调节支座4上，所述两个PET半环单元3间配合设有锁止装置；所述两个PET半环单元3包括底座及设置在底座上且位于FOV边缘的PET探测器环5，所述PET探测器环5顺次连接有PET电子学及数据采集处理系统，所述PET电子学及数据采集处理系统设于屏蔽箱6中。
本发明中，坐标系为XYZ系，其中，X向为PET半环单元3的打开与合拢的方向，Y向为竖直方向，Z向为扫描床2的扫描进给方向。
本发明中，扫描床2、PET设备和MR设备1顺次设置，保证PET设备与MR设备1二者的FOV中心轴重合且扫描床2的运动方向与FOV中心轴的水平方向投影重合，其中，FOV是指PET设备和MR设备1的视场；PET设备与MR设备1沿Z向、即扫描床2的扫描进给方向串联相邻分布，且PET设备分布在扫描床2和MR设备1之间。
本发明中，PET设备与MR设备1的间距一般会利用隔块或者划线确定。
本发明中，将PET设备设置为两个PET半环单元3，且两个PET半环单元3以PET设备的FOV中心轴所在的竖直平面为中心对称设置，将PET半环单元3设于调节支座4上，即在安装和维护的过程中，只需要将两个PET半环单元3顺着调节支座4的导向方向打开或合拢即可，同时两个PET半环单元3间配合设有锁止装置，保证了两个PET半环单元3间的定位和相互固定。
本发明中，两个PET半环单元3间配合设有锁止装置，锁止装置保证两个PET半环单元3间的相互位置外还保证了两者的位置固定。一般情况下，锁止装置如定位块应具有X向位移微调功能。
本发明中，两个PET半环单元3包括底座及设置在底座上且位于FOV边缘的PET探测器环5，PET探测器环5顺次连接有PET电子学及数据采集处理系统，即PET半环单元3包括一半的PET探测器以及对应所需的PET电子学及数据采集处理单元，且PET电子学及数据采集处理系统设置于屏蔽箱6中，保证了MR磁场环境下的电磁屏蔽需求。
本发明中，PET探测器环5和PET电子学及数据采集处理系统分开布局，有效隔离高热源，方便集中散热和电磁屏蔽，提高散热效率和屏蔽效果。
本发明中，PET探测器环5包括PET探测器，其由闪烁晶体和SiPM（硅光电倍增管）组成，其具有优良的磁兼容性，且产热量极小。
本发明中，PET电子学及数据采集处理系统设置在屏蔽箱6内，一般情况下，屏蔽箱6采用铝合金板材、奥氏体不锈钢、钛、青铜等非磁性导电材料。
本发明保证了有效的扫描行程的同时缩短了扫描床2板的长度，将PET设备对分为两个PET半环单元3，可快速匹配现有MR设备1，方便安装和维护；利用五轴调节支座4，能够实现PET与MR两者FOV中心轴的快速配准。
所述调节支座4包括水平底座7，所述水平底座7上设有旋转座8，所述水平底座7和旋转座8间通过旋转轴9配合设置，所述旋转轴9处设有锁紧机构；所述旋转座8上设有第一直线导轨10，所述第一直线导轨10分别与两个PET半环单元3滑动连接。
本发明中，调节支座4包括自上而下设置的旋转座8和水平底座7，水平底座7和旋转座8间通过旋转轴9配合设置，同时旋转轴9处设有锁紧机构；旋转座8可带动合并后的两个PET半环单元3相对水平底座7产生绕Y轴旋转进行位置调整。
本发明中，旋转座8上设有第一直线导轨10，且第一直线导轨10分别与两个PET半环单元3滑动连接，即两个PET半环单元3与旋转座8之间可实现X向平移。
所述调节支座4两端部还设有分离架11，所述分离架11的上表面与旋转座8的上表面处于同一水平面上。
本发明中，PET设备的调节支座4两端可安装分离架11，且分离架11的上表面与旋转座8的上表面处于同一水平面上，使得两个PET半环单元3可沿X轴向分离更远的距离。
所述分离架11上设有第二直线导轨12，所述第二直线导轨12与第一直线导轨10接合设置。
本发明中，分离架11上设置第二直线导轨12，且第二直线导轨12与第一直线导轨10接合设置，保证了两个PET半环单元3能够无碍移动至指定位置。
所述分离架11和水平底座7的底部均匀分布设有若干可锁紧的水平调整脚13。
本发明中，分离架11和水平底座7的底部均均匀分布设有若干可锁紧的水平调整脚13，特别是水平底座7的水平调整脚13应至少均布在水平底座7的下底面的四个角处以实现底座偏转和升降，分离架11下的水平调整脚13用于调整分离架11离地高度，增加分离架11承重时的稳定性。
本发明中，水平底座7的水平调整脚13可实现两个PET半环单元3在Y向的平移、绕X轴的旋转、绕Z轴的旋转的作业，以调整至与MR设备1的最匹配状态，与旋转座8和旋转座8上的第一直线导轨10及第二直线导轨12一起实现PET设备与MR设备1两者的FOV中心同轴。
本发明中，为了保证两个PET半环单元3的相对稳定，在使用的过程中不发生不必要的晃动，避免成像误差，故在水平底座7下部还一般设置有与地面连接的地脚螺栓，进一步保证调节支座4的稳定性。
第一直线导轨10和第二直线导轨12上均设有滑动限位块和锁紧装置。
本发明中，第一直线导轨10和第二直线导轨12上均设有滑动限位块和锁紧装置，保证两个PET半环单元3在X向移动的过程中不过移且保证位置的准确，与MR设备1的匹配度最高，成像精准度最高。
所述分离架11和旋转座8的连接端面设有定位圆柱销。
本发明中，分离架11与旋转座8连接，为保持分离架11与旋转座8上的第一直线导轨10和第二直线导轨12的拼接定位准确，分离架11与旋转座8的连接端面设置有定位圆柱销。
所述旋转座8和水平底座7间设有自润滑层。
本发明中，旋转座8与水平底座7的接触面应尽可能降低摩擦系数，故在旋转座8和水平底座7间，即水平接触面和旋转接触面，设有自润滑层，此自润滑层的材料包括但不限于石墨、聚四氟乙烯、铜基石墨等常见材质。一般情况下，自润滑层也可以直接采用降低粗糙度的有效机加工工艺代替，包括但不限于精铣、研磨、刮等常见工艺方法。
所述MR设备1包括RF线圈及主磁体，所述PET电子学及数据采集处理系统的水平位置低于RF线圈及主磁体。
本发明中，PET电子学及数据采集处理系统设置在屏蔽箱6内，且PET电子学及数据采集处理系统的相对水平位置设置在低于MR的RF线圈及主磁体的位置，甚至可以通过技术人员在现有技术上的简单改造，将屏蔽箱6单独放置在远离MR设备1的地方或者MR屏蔽间外，降低屏蔽工艺的要求，有效降低PET设备与MR设备1的相互干扰的风险。
所述屏蔽箱6表面设有导电氧化层，所述屏蔽箱6内设有散热风扇和蜂窝板，所述屏蔽箱6的装配面设有导电泡棉层。
本发明中，屏蔽箱6内一般设置有散热风扇和蜂窝板，同时，散热口靠近底部，有效避免对操作者及病患的影响。
本发明中，采用严谨的电磁屏蔽工艺，最大程度上降低PET设备与MR设备1相互干扰的风险。本发明中，屏蔽箱6的表面一般需要导电氧化处理，即会产生一导电氧化层；屏蔽箱6的开孔装配面设置必要的导电泡棉层；PET探测器与PET电子学及数据采集处理单元之间的信号连接线采用包覆屏蔽措施，可选地屏蔽材料包括铝箔、金箔、银箔、铅箔、铜箔等金属包覆材料。
本发明解决了现有技术中，PET-MR系统的集成方案无法兼顾结构简单、安装及维护简单和有效保障PET探测器的磁兼容性，而导致的要么采用嵌入式结构从而安装及维修困难、维护成本较大、不利于推广和利用，要么采用串联式结构，对于PET探测器的磁兼容性要求较高、维护PET需要移除扫描床或者重新设计具有水平大位移调节功能的扫描床，从而增加维护成本和设计时间的问题，通过顺次设置扫描床2、PET设备和MR设备1，保证PET设备与MR设备1二者的FOV中心轴重合，且扫描床2的运动方向与FOV中心轴的水平方向投影重合，将PET设备设置为两个PET半环单元3，且两个PET半环单元3以PET设备的FOV中心轴所在的竖直平面为中心对称，将PET半环单元3设于调节支座4上，即在安装和维护的过程中，只需要将两个PET半环单元3顺着调节支座4的导向方向打开或合拢即可，同时两个PET半环单元3间配合设有锁止装置，保证了两个PET半环单元3间的定位和相互固定；同时，本发明将两个PET半环单元3设置为包括底座及设置在底座上且位于FOV边缘的PET探测器环5，PET探测器环5顺次连接有PET电子学及数据采集处理系统，且PET电子学及数据采集处理系统设置于屏蔽箱6中，保证了MR磁场环境下的电磁屏蔽需求。本发明保证了有效的扫描行程的同时缩短了扫描床2板的长度，将PET设备对分为两个PET半环单元3上，可快速匹配现有MR设备1，方便安装和维护；利用五轴调节支座4，能够实现PET与MR两者FOV中心轴的快速配准。

Claims (10)

1.一种串联式PET-MR成像设备，包括PET设备、MR设备和扫描床，其特征在于：所述扫描床、PET设备和MR设备顺次设置，所述PET设备和MR设备的FOV中心轴重合，所述扫描床的运动方向与所述PET设备和MR设备的FOV中心轴的水平方向投影重合；所述PET设备包括以PET设备的FOV中心轴所在的竖直平面为中心对称设置的两个PET半环单元，所述PET半环单元设于调节支座上，所述两个PET半环单元间配合设有锁止装置；所述两个PET半环单元包括底座及设置在底座上且位于FOV边缘的PET探测器环，所述PET探测器环顺次连接有PET电子学及数据采集处理系统，所述PET电子学及数据采集处理系统设于屏蔽箱中。
2.根据权利要求1所述的一种串联式PET-MR成像设备，其特征在于：所述调节支座包括水平底座，所述水平底座上设有旋转座，所述水平底座和旋转座间通过旋转轴配合设置，所述旋转轴处设有锁紧机构；所述旋转座上设有第一直线导轨，所述第一直线导轨分别与两个PET半环单元滑动连接。
3.根据权利要求2所述的一种串联式PET-MR成像设备，其特征在于：所述调节支座两端部还设有分离架，所述分离架的上表面与旋转座的上表面处于同一水平面上。
4.根据权利要求3所述的一种串联式PET-MR成像设备，其特征在于：所述分离架上设有第二直线导轨，所述第二直线导轨与第一直线导轨接合设置。
5.根据权利要求3所述的一种串联式PET-MR成像设备，其特征在于：所述分离架和水平底座的底部均匀分布设有若干可锁紧的水平调整脚。
6.根据权利要求4所述的一种串联式PET-MR成像设备，其特征在于：第一直线导轨和第二直线导轨上均设有滑动限位块和锁紧装置。
7.根据权利要求3所述的一种串联式PET-MR成像设备，其特征在于：所述分离架和旋转座的连接端面设有定位圆柱销。
8.根据权利要求2所述的一种串联式PET-MR成像设备，其特征在于：所述旋转座和水平底座间设有自润滑层。
9.根据权利要求1所述的一种串联式PET-MR成像设备，其特征在于：所述MR设备包括RF线圈及主磁体，所述PET电子学及数据采集处理系统的水平位置低于RF线圈及主磁体。
10.根据权利要求1所述的一种串联式PET-MR成像设备，其特征在于：所述屏蔽箱表面设有导电氧化层，所述屏蔽箱内设有散热风扇和蜂窝板，所述屏蔽箱的装配面设有导电泡棉层。
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