CN106923854A - 一种适用于pet/ct的综合质控体模 - Google Patents

一种适用于pet/ct的综合质控体模 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于PET/CT的综合质控体模，包括：圆柱形的体模本体，所述体模本体内部设置有至少一个可拆卸的替换模块；所述可拆卸的替换模块选自联合参数测试模块、PET参数测试模块和CT参数测试模块中的一种或多种。本发明的体模为三维立体的质量检测体模，可以测试PET/CT的联合参数，以及单独PET的性能参数、单独CT的性能参数，用于对人体头部PET/CT成像仪进行质量控制，还可以用于寻找PET/CT成像仪的最优扫描参数、用于教学示范、用于示踪剂筛选等方面，具有广泛的应用范围。

Description

一种适用于PET/CT的综合质控体模
技术领域
本发明涉及PET/CT质量保证和质量控制领域，特别是涉及一种适用于PET/CT的综合质控体模。
背景技术
近年来，随着医学成像技术的快速发展，多模态联合成像技术得到了广泛的关注，如PET/CT(Positron Emission Tomography/Computed Tomography，正电子发射断层显像/X线计算机断层显像)技术，其中，PET能够很好地获取功能和代谢信息，属于功能性成像，对于病变组织具有较高的灵敏度，但其空间分辨率较低，无法对PET信息进行精确的定位；CT能够提供高分辨率的图像，但由于属于解剖学成像，不能很好的反映组织功能性改变。PET和CT联合(PET/CT多模态二合一成像系统)能够弥补单独PET成像和单独CT成像的不足，实现了功能图像和解剖图像信息的互补，从而提供更多更精确的信息。
PET/CT成像系统是用于医学成像的大型医疗仪器设备，它的成像质量测试和控制需要使用测试标准器——体模来完成。随着PET/CT成像技术的发展与应用到临床，现迫切需要PET/CT体模去对仪器进行质量控制。使得图像质量在长时间内得以维持高水平并能进行有关研究。
然而，目前用于PET/CT成像仪质量控制的体模存在种类单一、结构简单等问题，例如，现有的体模仅为一些简单的几何形态，且仅能测试单独PET部分的性能参数或单独CT部分的性能参数，无法对PET/CT联合使用的成像质量进行质控。
综上所述，亟需一种适用于PET/CT成像仪的配套体模。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于PET/CT的综合质控体模。本发明的体模为三维立体圆柱结构质量检测体模，适用于PET/CT图像融合度测试并能测试衰减校正精确度以及一些独立参数的测试体模，可以用于PET/CT成像仪进行质量控制，还可以用于寻找PET/CT成像仪的最优扫描参数、用于教学示范、用于示踪剂筛选等方面，具有广泛的应用范围。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种适用于PET/CT的综合质控体模，包括：体模本体，所述体模本体内部设置有至少一个可拆卸的替换模块；
所述可拆卸的替换模块选自联合参数测试模块、PET参数测试模块和CT参数测试模块中的一种或多种。
优选的，所述体模本体为圆柱形壳体。
优选的，所述联合参数测试模块包括PET/CT的图像融合度模块和PET/CT的衰减校正模块，分别用于测试PET/CT系统图像融合精确度、衰减校正精确度。
优选的，所述PET/CT的图像融合度测试模块包括：线源和空心正方体中的至少一种；线源或空心正方体均可单独进行图像融合度测试；
所述线源为属材质管状结构，用于图像配准测试，内部可灌注示踪剂；
所述线源的顶端通过紧固件连接在所述体模本体的顶面；
所述空心正方体内填充有示踪剂。
更为优选的，多个不同宽度大小的空心正方体组成圆周，所述空心正方体的中心在同一个圆周层上；所述空心正方体由细管连接至所述体模本体的顶面，所述体模本体的顶面通过卡槽连接圆柱壳体，所述体模本体的顶面可拆卸，所述体模本体的顶面中心预留一圆形空洞。
若PET/CT的图像融合度测试模块中包括线源和空心正方体，则对于线源和空心正方体的相对位置并没有特殊的限制，例如，线源可以设置在多个空心正方体所组成圆周的外侧。
测试时，在线源和空心正方体中注入FGD溶液，进行PET/CT扫描，根据得到的扫描图像获得图像融合精确度。
所述PET/CT的图像融合度测试模块还可以用于测试PET的低对比度分辨率。
PET的低对比度分辨率的测试方法为：使用多个不同直径的空心正方体测试PET的低对比度分辨率，测试时，在多个空心正方体中注入示踪剂，进行PET扫描，根据得到的扫描图像确定低对比度分辨率。
优选的，所述PET/CT的衰减校正测试模块，包括：一个空心圆柱和套在所述空心圆柱上的若干个圆环，所述圆环分为两部分，一部分位于所述空心圆柱上层，为材料测试模块，例如，材料为骨骼、脂肪或肌肉等效材料；
另一部分位于所述空心圆柱下层，为几何图形测试模块；
所述空心圆柱内填充有示踪剂，如FDG溶液。
测试时，在所述空心圆柱和圆环内注入示踪剂，进行PET/CT扫描，根据扫描得到的图像确定衰减校正的精确度。
优选的，在同一个层面上设置至少一个所述圆环，所述圆环圆心相同，半径递增，所述圆环中设置至少一种材料。
优选的，所述PET性能参数测试模块，由若干组不同直径的圆柱体组成。
所述圆柱体为空心或实心结构。
当圆柱体为空心结构时，用于测试高对比结构下的系统分辨率，测试时在圆柱内灌装示踪剂(如FGD溶液)。
当圆柱体为实心结构时，用于测试低对比结构下的系统分辨率，测试时在圆柱之外的区域灌装示踪剂。
测试时，灌装示踪剂后进行PET扫描，根据扫描得到图像中所能分辨的最小尺寸(直径)确定分辨率。
优选的，所述CT性能参数测试模块，包括：CT高对比度分辨率模块和CT低对比度分辨率模块；
所述CT高对比度分辨率模块由若干组不同直径的圆孔组成，各排圆孔之间的距离与所在排圆孔的直径相同。
排与排之间的距离可以是固定距离；也可以不做具体限制。
所述CT低对比度分辨率模块由若干组呈放射状分布的不同直径的圆孔组成；每一组的圆孔的直径相同，并在圆孔内填充有不同对比度的材料。
所述体模本体的骨骼结构采用骨骼的组织等效材料进行三维打印，体模本体的皮肤及其他内部组织均采用软组织等效材料进行三维打印。
或者，所述体模本体的骨骼结构采用骨骼组织等效材料进行三维打印，体模本体的皮肤即头皮部分采用普通材料进行三维打印，体模本体内部的其他组织采用配制好的软组织等效材料进行灌注。
所述骨骼组织等效材料、所述软组织等效材料、所述普通材料均为现有的材料，所述配制好的软组织等效材料为现有的或配制的琼脂糖凝胶：
例如，所述骨骼组织等效材料为现有3D打印材料中邵氏硬度大于90的高密度树脂。
所述软组织等效材料为现有3D打印材料中密度较低的EVA树脂。
所述普通材为现有3D打印材料中普通的塑料材料。
所述配制好的软组织等效材料为配制的琼脂糖凝胶。
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供上述一种适用于PET/CT的综合质控体模在PET/CT成像仪的质量控制、寻找PET/CT成像仪的最优扫描参数、教学示范和/或示踪剂的筛选中的用途。本发明的体模为具有形态学特征的三维立体结构质量检测体模，能够仿真真实的人颅脑外形、结构以及病灶，可以用于对人体头部的PET/CT成像仪进行质量控制，还可以用于寻找PET/CT成像仪的最优扫描参数、用于教学示范、用于示踪剂筛选等方面，具有广泛的应用范围。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第二方面，提供上述一种适用于PET/CT的综合质控体模在PET/CT成像仪的质量控制、寻找PET/CT成像仪的最优扫描参数、教学示范和/或示踪剂的筛选中的用途。
本发明的有益效果：
(1)本发明的一种适用于PET/CT的综合质控体模具有三维立体结构，另外，本发明的一种适用于PET/CT的综合质控体模具有一个或多个可拆卸的替换模块，其中，替换模块可以用于测试PET/CT仪的参数，从而根据测得的参数来评价PET/CT仪性能的好坏。
(2)本发明的一种适用于PET/CT的综合质控体模可以用于对PET/CT成像仪进行质量控制，还可以用于寻找PET/CT成像仪的最优扫描参数、用于教学示范、用于示踪剂筛选等方面，具有较广的应用范围。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1本发明图像融合度测试模块放置于体模本体中的结构示意图(正视图)；
图2本发明图像融合度测试模块的线源结构示意图(正视图)；
图3为本发明的一种衰减校正测试模块放置于体模本体中的结构示意图；
图4为本发明的一种衰减校正测试模块中前三个圆环的结构示意图；
图5为本发明的一种衰减校正测试模块中第四个圆环的结构示意图；
图6为本发明的一种衰减校正测试模块中第五个圆环的结构示意图；
图7为本发明的另一种衰减校正测试模块放置于体模本体中的结构示意图；
图8A为PET高对比度分辨率模块的截面图；
图8B为PET低对比度分辨率模块的截面图；
图9A：CT高对比度分辨率模块的结构示意图；
图9B：CT低对比度分辨率模块的结构示意图；
其中，1-体模本体，2-顶面，3-圆形空洞，4-空心正方体，5-细管，6-第一线源，7-第二线源，8-空心圆柱，9-圆环。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中用于PET/CT成像仪质量控制的体模存在种类单一、结构简单等问题，无法对PET/CT联合使用的成像质量进行质控。基于此，本发明提出了一种适用于PET/CT的综合质控体模。
在本申请的一种实施方案中，提供了一种适用于PET/CT的综合质控体模，如图1所示，所述体模本体的外形为圆柱形，在体模本体内部的体模本体内部设置有至少一个可拆卸的替换模块。
所述可拆卸的替换模块选自联合参数测试模块、PET参数测试模块和CT参数测试模块中的一种或多种。联合参数测试模块包括PET/CT的图像融合度模块和PET/CT的衰减校正模块，分别用于测试PET/CT系统图像融合精确度、衰减校正精确度。
例如，替换模块A1为PET/CT的图像融合度测试模块，替换模块A2为PET/CT的衰减校正测试模块；
替换模块B1为一种PET性能参数测试模块，替换模块B2为另一种PET性能参数测试模块等等；
替换模块C1为一种CT性能参数测试模块，替换模块C2为另一种CT性能参数测试模块。
作为优选的方案，所述PET/CT的图像融合度测试模块放置于体模本体内的结构示意图如图1所示，包括：线源和空心正方体中的至少一种；线源或空心正方体均可单独进行图像融合度测试。
所述线源为属材质管状结构，用于图像配准测试，如图2所示，包括第一线源6和第二线源7，第一线源6和第二线源7内部可灌注示踪剂，如FDG溶液。
所述空心正方体内填充有示踪剂，如FDG溶液。
如图1所示，6个不同宽度大小的空心正方体组成圆周，每个正方体宽依次减小，所述空心正方体的中心在同一个圆周层上；所述空心正方体由细管连接至所述体模本体的顶面，所述体模本体的顶面通过卡槽连接圆柱壳体，所述体模本体的顶面可拆卸，所述体模本体的顶面中心预留一圆形空洞。
测试时，在空心正方体中注入FGD溶液，进行PET/CT扫描，根据得到的扫描图像获得图像融合精确度。
若PET/CT的图像融合度测试模块中包括线源和空心正方体，则对于线源和空心正方体的相对位置并没有特殊的限制，例如，线源可以设置在多个空心正方体所组成圆周的外侧。
所述PET/CT的图像融合度测试模块还可以用于测试PET的低对比度分辨率。
PET的低对比度分辨率的测试方法为：使用多个不同直径的空心正方体测试PET的低对比度分辨率，测试时，在多个空心正方体中注入示踪剂，进行PET扫描，根据得到的扫描图像确定低对比度分辨率。
作为优选的方案，所述PET/CT的衰减校正测试模块，如图3所示，包括：一个空心圆柱和套在所述空心圆柱上的5个圆环，所述空心圆柱分为两部分，一部分位于所述体模本体内，另一部分位于所述体模本体外。所述圆环分为两部分，一部分位于所述空心圆柱上层，为材料测试模块，例如，材料为骨骼、脂肪或肌肉等效材料；另一部分位于所述空心圆柱下层，为几何图形测试模块；在本实施例中，如图4所示，前3个圆环为材料测试模块；第4个圆环和第5个圆环为几何图形测试模块。如图5所示，第4个圆环中设置两个长方体，长方体部分采用骨骼等效材料，第4个圆环除长方体的部分采用脂肪等效材料。如图6所示，第5个圆环中设置一以圆环圆心为中心、四个角均与圆环外圆接触的长方体，长方体上下表面为正方形，第5个圆环的方形边界内采用骨骼等效材料，其他部分采用脂肪等效材料。
在图3-图5中，定位轴位于内部圆柱体表面。顶面有十字代表X轴以及Y轴，圆柱侧面有直线代表Z轴与X轴、Y轴互相垂直，并与X轴相接。
所述空心圆柱内填充有示踪剂，如FDG溶液。
所述空心圆柱位于体模本体内的部分和空心圆柱插件位于体模本体外的部分均填充有示踪剂，如FDG溶液。由于空心圆柱内需要盛放FDG溶液，故其材质要求不与FDG溶液发生反应即可。
所述空心圆柱位于体模本体内的部分和空心圆柱插件位于体模本体外的部分采用螺纹连接。
优选的，如图7所示，一个层面上有一种材料、两种材料、三种材料的结构示意图，在同一个层面上设置至少一个所述圆环，所述圆环圆心相同，半径递增，所述圆环中设置至少一种材料。
作为优选的方案，所述PET性能参数测试模块包括：PET高对比度分辨模块和PET低对比度分辨模块；
其中，PET高对比度分辨模块用于测试高对比结构下的系统分辨率，具体地，在圆盘状的有机玻璃内有6个区域的圆孔，不同区域内的圆孔的直径不等。圆孔结构的截面图如图8A所示。
测试时，在圆孔内灌装示踪剂。
PET低对比度分辨率模块用于测试低对比结构下的系统分辨率，具体地，模块由6组不同直径的实心圆柱组成，截面图如图8B所示。
测试时，在圆柱之外的区域灌装示踪剂。
作为优选的方案，所述CT性能参数测试模块包括：CT高对比度分辨率模块和CT低对比度分辨率模块。
其中，CT的高对比度分辨率即当图像中目标与背景的对比度大于10％时，能分辨的最小目标的能力，通常以能分辨的最小周期结构目标(如孔或线对)的尺寸来表示。
在本发明的一个实施例中，用不同直径的孔状结构来测试高对比度分辨率，具体地，在圆盘状的有机玻璃内排列不同直径的圆孔，各排圆孔之间的距离与圆孔直径相等，图像中主观所能分辨的最小圆孔即为CT的空间分辨率，圆孔的分布如9A所示。
CT的低对比度分辨率即当图像中目标与背景的对比度小于1％时，能分辨最小目标的能力。通常以能区分的最小目标的尺寸以及相应的对比度来表示。
具体地，该模块由十组不同直径的圆孔组成，且呈放射状分布，如图9B所示，每组中的三个圆孔直径相同，三个圆孔内分别为不同对比度的材料，例如，对比度分别为0.3％、0.5％、1.0％。
需要说明的是，在图8A、图8B、图9A和图9B所示结构中，圆孔/圆柱区域的个数以及下图所画出的每个区域中圆孔/圆柱的数量只是用作举例、示意，而不是对本发明的限制。具体的数目可根据实际需要进行增减。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
本发明实施例中所用的试验材料均为本领域常规的试验材料，均可通过商业渠道购买得到。
实施例1：
1.体模本体的结构与材料：
体模整体外形为圆柱形的形态。具体地，根据所构建模型通过3D打印技术制作体模主体。
(1)模型材料的选择：
体模主体所有骨骼2结构采用骨骼组织等效材料进行三维打印；体模主体的皮肤1以及人体头部的其它内部组织(脑组织4)均采用软组织等效材料进行三维打印。
其中，骨骼组织等效材料为现有3D打印材料中邵氏硬度大于90的高密度树脂。
软组织等效材料为现有3D打印材料中密度较低的EVA树脂。
(2)体模的结构：
体模包括：一个体模本体，体模本体上有一个可拆卸的替换模块(例如，如图1所示)。其它的替换模块可以是：联合参数测试模块、PET参数测试模块和CT参数测试模块。用于测试PET/CT仪的参数，从而根据测得的参数来评价PET/CT仪性能的好坏。
实施例2：
1.体模本体的结构与材料：
体模整体外形为圆柱形的形态。具体地，根据所构建模型通过3D打印技术制作体模主体。
(1)模型材料的选择：
体模主体的所有骨骼2结构采用骨骼等效材料进行打印，体模主体的皮肤1采用普通材料进行制作，体模主体内部的其它组织(脑组织4)均采用配制好的软组织等效材料进行灌注成型。
骨骼等效材料为现有3D打印材料中邵氏硬度大于90的高密度树脂。
普通材料为现有3D打印材料中普通的塑料材料。
配制好的软组织等效材料为配制的琼脂糖凝胶。
(2)体模的结构：
体模包括：一个体模本体，体模本体上有一个可拆卸的替换模块(例如，如图1所示)。其它的替换模块可以是：联合参数测试模块、PET参数测试模块和CT参数测试模块。用于测试PET/CT仪的参数，从而根据测得的参数来评价PET/CT仪性能的好坏。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于PET/CT的综合质控体模，其特征在于，包括：：体模本体，所述体模本体内部设置有至少一个可拆卸的替换模块；
所述可拆卸的替换模块选自联合参数测试模块、PET参数测试模块和CT参数测试模块中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种适用于PET/CT的综合质控体模，其特征在于，所述体模本体为圆柱形壳体。
3.根据权利要求1所述的一种适用于PET/CT的综合质控体模，其特征在于，所述联合参数测试模块包括PET/CT的图像融合度模块和PET/CT的衰减校正模块，分别用于测试PET/CT系统图像融合精确度、衰减校正精确度。
4.根据权利要求1所述的一种适用于PET/CT的综合质控体模，其特征在于，所述PET/CT的图像融合度测试模块包括：线源和空心正方体中的至少一种；线源或空心正方体均可单独进行图像融合度测试；
所述线源为属材质管状结构，用于图像配准测试，内部可灌注示踪剂；
所述线源的顶端通过紧固件连接在所述体模本体的顶面；
所述空心正方体内填充有示踪剂。
5.根据权利要求4所述的一种适用于PET/CT的综合质控体模，其特征在于，多个不同宽度大小的所述空心正方体组成圆周，所述空心正方体的中心在同一个圆周层上；所述空心正方体由细管连接至所述体模本体的顶面，所述体模本体的顶面通过卡槽连接圆柱壳体，所述体模本体的顶面可拆卸，所述体模本体的顶面中心预留一圆形空洞。
6.根据权利要求1所述的一种适用于PET/CT的综合质控体模，其特征在于，所述PET/CT的衰减校正测试模块，包括：一个空心圆柱和套在所述空心圆柱上的若干个圆环，所述圆环分为两部分，一部分位于所述空心圆柱上层，为材料测试模块；
另一部分位于所述空心圆柱下层，为几何图形测试模块；
所述空心圆柱内填充有示踪剂。
7.根据权利要求6所述的一种适用于PET/CT的综合质控体模，其特征在于，所述PET/CT的衰减校正测试模块，在同一个层面上设置至少一个所述圆环，所述圆环圆心相同，半径递增，所述圆环中设置至少一种材料。
8.根据权利要求1所述的一种适用于PET/CT的综合质控体模，其特征在于，所述PET性能参数测试模块，由若干组不同直径的圆柱体组成；
所述圆柱体为空心或实心结构。
9.根据权利要求1所述的一种适用于PET/CT的综合质控体模，其特征在于，所述CT性能参数测试模块，包括：CT高对比度分辨率模块、CT低对比度分辨率模块和辐射剂量测试模块；
所述CT高对比度分辨率模块由若干组不同直径的圆孔组成，各排圆孔之间的距离与所在排圆孔的直径相同；
所述CT低对比度分辨率模块由若干组呈放射状分布的不同直径的圆孔组成；每一组的圆孔的直径相同，并在圆孔内填充有不同对比度的材料。
10.权利要求1-9任一项所述的一种适用于PET/CT的综合质控体模在PET/CT成像仪的质量控制、寻找PET/CT成像仪的最优扫描参数、教学示范和/或示踪剂的筛选中的用途。
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