CN110584692A - 双模态成像设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种双模态成像设备，该双模态成像设备包括：SPECT设备和MR设备，SPECT设备和MR设备分离式布置，SPECT设备和MR设备设置在电磁屏蔽空间中，其中，该设备还包括：设置在电磁屏蔽空间中的可移动式检查床，可移动式检查床布置在预设位置处；SPECT设备，探测可移动式检查床上的待检测用户得到SPECT信号数据；MR设备探测待检测用户的MR信号数据，SPECT信号数据和MR信号数据用于进行双模态成像。通过本发明能够解决由PMT探测器构成的SPECT设备与MR设备的组合方式下容易受到MR电磁信号的干扰的问题，能够提高SPECT数据性能，提升图像信噪比，且配置可移动式检查床，能够有效满足大行程检查扫描的需求，提升双模态成像设备的应用效果。
Description
技术领域
本发明涉及生物医学成像技术领域，尤其涉及一种双模态成像设备。
背景技术
SPECT(Single-Photon Emission Computed Tomography，单光子发射计算机断层成像术)是一种临床核医学诊断的影像设备，能提供分子水平的功能信息，成像灵敏度高，但分辨率较低，难以精确描绘病变范围。MRI(Magnetic Resonance Imaging，磁共振成像)是一种断层成像，能够利用磁共振现象从待检测用户中获得电磁信号，进行空间编码重建出待检测用户图像，有较高的分辨率，可以得到物质的多种物理特性参数，如质子密度，自旋-晶格驰豫时间 T1等。
相关技术中，现有由PMT探测器构成的SPECT设备与MR设备的组合方式下容易受到MR电磁信号的干扰，造成SPECT数据性能下降图像信噪比降低，且 SPECT设备与MR设备的布局组合方式不能够满足大行程检查扫描的需求，应用效果不佳。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种双模态成像设备，能够解决由PMT探测器构成的SPECT设备与MR设备的组合方式下容易受到MR电磁信号的干扰的问题，提高SPECT数据性能，提升图像信噪比，且配置可移动式检查床，能够有效满足大行程检查扫描的需求，提升双模态成像设备的应用效果。
为达到上述目的，本发明实施例提出的双模态成像设备，包括：SPECT设备和MR设备，所述SPECT设备和MR设备分离式布置，所述SPECT设备和MR 设备设置在电磁屏蔽空间中，其中，还包括：设置在所述电磁屏蔽空间中的可移动式检查床，所述可移动式检查床布置在预设位置处；所述SPECT设备，探测所述可移动式检查床上的待检测用户得到SPECT信号数据；所述MR设备探测所述待检测用户的MR信号数据，所述SPECT信号数据和所述MR信号数据用于进行双模态成像。
本发明实施例提出的双模态成像，通过配置双模态成像设备包括SPECT设备和MR设备，并使SPECT设备和MR设备分离式布置，SPECT设备和MR设备设置在电磁屏蔽空间中，以及设置在电磁屏蔽空间中的可移动式检查床，可移动式检查床布置在预设位置处，SPECT设备，探测可移动式检查床上的待检测用户得到SPECT信号数据；MR设备探测待检测用户的MR信号数据，SPECT信号数据和MR信号数据用于进行双模态成像，能够解决由PMT探测器构成的SPECT 设备与MR设备的组合方式下容易受到MR电磁信号的干扰的问题，提高SPECT 数据性能，提升图像信噪比，且配置可移动式检查床，能够有效满足大行程检查扫描的需求，提升双模态成像设备的应用效果。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一实施例提出的双模态成像设备的结构示意图；
图2是本发明另一实施例提出的双模态成像设备的结构示意图；
图3为本发明实施例中可移动检查床的设置示意图；
图4为本发明实施例中可移动检查床的设置示意图；
图5为本发明实施例中可移动检查床的设置示意图；
图6为四通道头线圈FLAIR2D T1W序列的示意图；
图7为四通道颈部线圈FLAIR2D T1W序列的示意图；
图8为四通道体部线圈SNR序列的示意图；
图9为SPECT设备能量分辨率测试结果示意图；
图10为SPECT设备四象限测试结果示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
为了解决相关技术中由PMT探测器构成的SPECT设备与MR设备的组合方式下容易受到MR电磁信号的干扰，造成SPECT数据性能下降图像信噪比降低，且 SPECT设备与MR设备的布局组合方式不能够满足大行程检查扫描的需求，应用效果不佳的技术问题，本发明实施例提供一种双模态成像设备，配置双模态成像设备包括SPECT设备和MR设备，并使SPECT设备和MR设备分离式布置，SPECT 设备和MR设备设置在电磁屏蔽空间中，以及设置在电磁屏蔽空间中的可移动式检查床，可移动式检查床布置在预设位置处，SPECT设备，探测可移动式检查床上的待检测用户得到SPECT信号数据；MR设备探测待检测用户的MR信号数据，SPECT信号数据和MR信号数据用于进行双模态成像，能够解决由PMT探测器构成的SPECT设备与MR设备的组合方式下容易受到MR电磁信号的干扰的问题，提高SPECT数据性能，提升图像信噪比，且配置可移动式检查床，能够有效满足大行程检查扫描的需求，提升双模态成像设备的应用效果。
图1是本发明一实施例提出的双模态成像设备的结构示意图。
参见图1，该双模态成像设备包括：
SPECT设备12和MR设备13，SPECT设备12和MR设备13分离式布置，SPECT 设备12和MR设备13设置在电磁屏蔽空间10中，其中，还包括：设置在电磁屏蔽空间中的可移动式检查床11，可移动式检查床11布置在预设位置处；SPECT 设备12，探测可移动式检查床11上的待检测用户得到SPECT信号数据；MR设备13探测待检测用户的MR信号数据，SPECT信号数据和MR信号数据用于进行双模态成像。
其中，SPECT设备12采集到的信号数据，可以被称为为SPECT信号数据， MR设备13采集到的信号数据，可以被称为MR信号数据。
在实际应用的过程中，待检测用户摄入有半衰期适当的放射性同位素药物，该放射性同位素药物达到需要成像的断层位置后，放射性衰变，断层处发出γ光子，SPECT设备的CZT探头可以检测到断层处发出γ光子，可以将检测到的断层处发出γ光子的信息作为SPECT信号数据。
在实际应用的过程中，对待检测用户施加某种特定频率的射频脉冲，待检测用户体内氢质子受到激励产生磁共振现象，在停止脉冲后，质子在弛豫过程中产生的磁共振信号，可以由MR设备采集该磁共振信号相关的数据，并作为 MR信号数据，其中，可产生磁共振的原子核还有硼(B)、碳(C)、氧(O)、氟 (F)、磷(P)等，对此不作限制。
本发明实施例中在具体执行的过程中，参见图2，SPECT设备12包括伽马探头1211，MR设备13为第一磁感应强度的永磁MRI，第一磁感应强度小于或者等于0.5T。
其中，可以采用通用型光电倍增管实现伽马探头。
其中的伽马探头可以具体为可变角双探头，对此不作限制。
本发明实施例中采用分离式布置SPECT设备和MR设备的方案，能够有效解决SPECT设备与MR设备在信号数据采集过程中信号相互干扰的问题，并通过单独设置可移动检查床，能够有效解决检测过程中的图像配准问题，实现SPECT 设备和MR设备分离式布局结构的双模态成像。
在具体执行的过程中，为了尽可能地降低在多模态一体机研发过程中的技术问题，并尽量满足临床检查的应用需求，本发明实施例可以在MR设备的型号选择上倾向于较低磁感应强度(例如为0.5T)的永磁MRI，而SPECT设备则可以选择通用型的双探头SPECT设备，使得对双模态成像硬件设备的配置具有较高的性价比，且，通过单独设置可移动检查床，并使SPECT设备和MR设备分离式布置，由于SPECT设备和MR设均为开放式布置，能够较为适用于幽闭恐惧症者，便于对其进行相关的检查介入、穿刺等操作，占地面积小，由此，能够保障较高的应用效果。
在具体执行的过程中，还考虑到佩戴心脏起搏器等体内电子植入的患者在进入5高斯线(0.5mT)内的磁场时，容易产生失效、位移及局部升温等问题，本发明实施例中为了合理降低MRI设备的磁场对SPECT设备中光电倍增管的影响，SPECT设备设置在以MR设备为中心的预设范围之外，预设范围为，以MR 设备的主磁体为中心点，且相距5高斯线的距离范围，能够有效提升检测安全性，从安全性的角度保障了双模态成像设备应用效果。
本发明实施例在具体执行的过程中，参见图2，伽马探头1211外设有信号屏蔽器件121，信号屏蔽器件121用于对伽马探头1211进行信号屏蔽。
本发明实施例在具体执行的过程中，参见图2，MR设备13可以是具有较强磁场的超导MR设备，其中磁场强度可以是1.5T-4.0T，SPECT设备12中的探头可以是伽马探头1211。
其中，伽马探头1211可以选用对磁场不敏感的半导体材料，可以是CZT探测器，即碲化镉锌晶体探测器，对此不作限制。
在具体执行过程中，在对伽马探头进行信号屏蔽时，可以采用对磁场不敏感的半导体材料CZT，还可以对SPECT设备中的电子学部分改用无磁电子元器件，和/或增加采用硅钢制成的射频屏蔽罩等，能够有效保证SPECT设备在强磁场环境下正常采集SPECT信号数据，避免了SPECT设备与MR设备之间的信号磁场的干扰。
本发明实施例在具体执行的过程中，参见图2，还包括：
供电器件14，供电器件设置在电磁屏蔽空间外部，供电器件14采用直流电对电磁屏蔽空间10中的SPECT设备12和MR设备13进行供电，且，SPECT 设备12和MR设备13的地线共用。
在具体执行过程中，可以对SPECT设备与MR设备的电源进行相应的处理，例如可以采用直流电源对其进行供电，且，SPECT设备与MR设备的地线共用，能够避免交流电对MR设备采集信号的干扰，消除MR图像伪影。
本发明实施例在具体执行的过程中，参见图2，还包括：
第一传导板15，供电器件14通过第一传导板15将直流电传输至电磁屏蔽空间10中的SPECT设备12和MR设备13。
第一传导板15为屏蔽空间传导板，用于将交流电转变为直流电。
在具体执行过程中，可以将SPECT设备和MR设备的供电电源移动到屏蔽空间外，通过设置第一传导板将交流电变为直流电对SPECT设备和MR设备进行供电，且，SPECT设备与MR设备地线共地。
具体地，考虑MR射频信号对开关电源，线性电源等电源器件的影响，将其电源器件拆除移到电磁屏蔽空间外，在通过第一传导板进行直流供电，能够隔绝MR设备中射频信号对SPECT设备和MR设备相关联的电源器件的信号干扰。
本发明实施例在具体执行的过程中，参见图2，还包括：
信号输出器件16，信号输出器件16设置在电磁屏蔽空间10外部，SPECT 设备12通过光纤，将SPECT信号数据传输至信号输出器件16，以使信号输出器件16输出SPECT信号数据。
本发明实施例在具体执行的过程中，参见图2，还包括：
第二传导板17，采用第二传导板17将伽马探头1211采集到的SPECT信号数据传输至信号输出器件16。
第二传导板17可以用于将SPECT设备12探针采集到的SPECT信号数据传输到成像计算机中。
信号输出器件例如为交换机，和/或光纤转换盒等，对此不作限制。
在具体执行过程中，将SPECT设备中的输出信号线改为光纤输出，将交换机和光纤转换盒供电部分移动到屏蔽空间外，通过第二传导板，将光信号输出到交换机，和/或光纤转换盒中，能够提高SPECT设备信号输出的稳定性和准确性。
在具体执行过程中，电磁屏蔽空间中设置有SPECT设备和MR设备，其中 MR设备对电磁屏蔽空间要求严格，SPECT设备可以设置在MR设备的屏蔽空间中。
本发明实施例中还可以对电磁屏蔽空间中的磁场均匀性进行调节，例如可以在电磁屏蔽空间中放置铁片，用以提高磁场的均匀性，和/或，调整均匀线圈的电流强度，改变局部磁场的变化，从而调整整个磁场的均匀性，通过改善磁场的均匀性，可以有效的提高MR设备采集信号的信噪比和分辨率，提升双模态成像质量。
在具体执行过程中，预设位置包括第一预设位置，其中，在第一预设位置处时，可移动式检查床设置在SPECT设备和MR设备之间。
可选地，可移动式检查床可在SPECT设备和MR设备之间的连线上双向移动。
参见图3，图3为本发明实施例中可移动检查床的设置示意图。可移动检查床31设置在SPECT设备32和MR设备33之间，可移动检查床31、SPECT设备32和MR设备33处于一条直线上，可移动检查床31可在SPECT设备32和 MR设备33之间的直线连线上双向移动，即，可移动检查床31可在SPECT设备 32和MR设备33之间的直线连线上，向SPECT设备32的方向移动，或者，可移动检查床31可在SPECT设备32和MR设备33之间的直线连线上，向MR设备 33的方向移动，以实现临床用SPECT/MRI双模态同机配准融合成像。
可选地，双模态成像设备还包括：可旋转转盘，可旋转转盘用于承载可移动式检查床，可旋转转盘带动可移动式检查床在第一预设位置处旋转转动。
参见图4，图4为本发明实施例中可移动检查床的设置示意图。可移动检查床41设置在SPECT设备42和MR设备43之间，可移动检查床41、SPECT设备42和MR设备43处于一条直线上，可移动检查床41可在可旋转转盘44的带动下，在SPECT设备42和MR设备43之间的第一预设位置处旋转转动，以实现临床用SPECT/MRI双模态同机配准融合成像。
可选地，本发明实施例在配置可移动检查床的预设位置时，使得预设位置包括第二预设位置，在第二预设位置处时，可移动式检查床设置在SPECT设备和MR设备连线的侧面。
参见图5，图5为本发明实施例中可移动检查床的设置示意图。可移动检查床51设置在SPECT设备52和MR设备53之间连线的侧面，并将SPECT设备 52和MR设备53配置在滑轨上，通过在SPECT设备52和MR设备53之间连线的方向上移动SPECT设备52或者MR设备53，以实现与可移动检查床51的对齐，实现SPECT设备52和MR设备53扫描的切换。
通过上述可见，本发明实施例中可移动检查床的设置方式较为灵活，通过多种便捷的设置方式实现临床用SPECT/MRI双模态同机配准融合成像，能够有效满足大行程检查扫描的需求，提升双模态成像设备的应用效果。
作为一种示例，参见下述：
以图1-图5中所示的双模态成像设备，完成SPECT/MRI实验平台的搭建，对SPECT/MRI样机分别进行关键性能的测试。为保证SPECT和MRI分别正常采集，对设备通电进行整体逻辑控制，在同一时间内，只允许其中一个设备工作，另外一台设备需断电，例如，在MR设备工作的时候，SPECT需断电，其中，伽马探头的高压可以不断电。其测试内容和结果如下：
对MR设备，进行测试时，使用0.3T磁共振成像系统，其中，4通道头线圈的正常SNR值为150-180，单通道颈线圈的正常SNR值为120-130，四通道体线圈的正常SNR范围是120-130。
在SPECT通电的情况下，测试MR四通道头线圈的信噪比，得到信噪比数据为35；在SPECT断电的情况下，保留探测器的高压正常供电，其余器件全部断电，测试多组四通道头线圈的SNR值的范围为149-153，属于可接受的最低限值内。
参见图6，图6为四通道头线圈FLAIR2D T1W序列的示意图，按照MR扫描，编排4-5个序列为1组进行扫描，使用四通道头部线圈得到第一组数据。
参见图7，图7为四通道颈部线圈FLAIR2D T1W序列的示意图，将头部线圈更换成颈部线圈，按照扫描流程测试1小时，得到3组数据，其中SNR测试值为97-99。
参见图8，图8为四通道体部线圈SNR序列的示意图，更换体线圈进行测试，得到SNR测试值为98-100。
根据图6-图8中的测试结果进行分析，得出SPECT对MR的影响中，电子学高压对MR的图像信噪比有一定的影响，且对不同的接收线圈影响不一致，但均在可接受的最低值范围内。
对SPECT设备，进行测试时，参见图9和图10，图9为SPECT设备能量分辨率测试结果示意图，图10为SPECT设备四象限测试结果示意图，其中，通过图像采集和数据分析，对SPECT设备进行一次标定后，基线、峰位、能量分辨率、空间分辨率等指标与无磁场情况测量的结果相同，可以认为MR设备中的磁场对SPECT设备电子学基线、峰位、能量分辨率、空间分辨率性能的影响基本可以忽略。
本实施例中，配置双模态成像设备包括SPECT设备和MR设备，并使SPECT 设备和MR设备分离式布置，SPECT设备和MR设备设置在电磁屏蔽空间中，以及设置在电磁屏蔽空间中的可移动式检查床，可移动式检查床布置在预设位置处，SPECT设备，探测可移动式检查床上的待检测用户得到SPECT信号数据； MR设备探测待检测用户的MR信号数据，SPECT信号数据和MR信号数据用于进行双模态成像，能够解决由PMT探测器构成的SPECT设备与MR设备的组合方式下容易受到MR电磁信号的干扰的问题，提高SPECT数据性能，提升图像信噪比，且配置可移动式检查床，能够有效满足大行程检查扫描的需求，提升双模态成像设备的应用效果。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA) 等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (14)
1.一种双模态成像设备，其特征在于，所述双模态成像设备包括：SPECT设备和MR设备，所述SPECT设备和MR设备分离式布置，所述SPECT设备和MR设备设置在电磁屏蔽空间中，其中，还包括：
设置在所述电磁屏蔽空间中的可移动式检查床，所述可移动式检查床布置在预设位置处；
所述SPECT设备，探测所述可移动式检查床上的待检测用户得到SPECT信号数据；所述MR设备探测所述待检测用户的MR信号数据，所述SPECT信号数据和所述MR信号数据用于进行双模态成像。
2.如权利要求1所述的双模态成像设备，其特征在于，所述SPECT设备包括伽马探头，所述MR设备为第一磁感应强度的永磁MRI。
3.如权利要求2所述的双模态成像设备，其特征在于，所述第一磁感应强度小于或者等于0.5T。
4.如权利要求1所述的双模态成像设备，其特征在于，所述SPECT设备和MR设备分离式布置，且，所述SPECT设备设置在以所述MR设备为中心的预设范围之外，所述预设范围为，以所述MR设备的主磁体为中心点，且相距5高斯线的距离范围。
5.如权利要求2所述的双模态成像设备，其特征在于，所述伽马探头外设有信号屏蔽器件，所述信号屏蔽器件用于对所述伽马探头进行信号屏蔽。
6.如权利要求1-5任一项所述的双模态成像设备，其特征在于，所述MR设备配置为超导MR设备，所述SPECT设备内配置有半导体探测器。
7.如权利要求2所述的双模态成像设备，其特征在于，还包括：
供电器件，所述供电器件设置在所述电磁屏蔽空间外部，所述供电器件采用直流电对所述电磁屏蔽空间中的SPECT设备和MR设备进行供电，且，所述SPECT设备和所述MR设备的地线共用。
8.如权利要求7所述的双模态成像设备，其特征在于，还包括：
第一传导板，所述供电器件通过所述第一传导板将所述直流电传输至所述电磁屏蔽空间中的SPECT设备和MR设备。
9.如权利要求2所述的双模态成像设备，其特征在于，还包括：
信号输出器件，所述信号输出器件设置在所述电磁屏蔽空间外部，所述SPECT设备通过光纤，将SPECT信号数据传输至所述信号输出器件，以使所述信号输出器件输出所述SPECT信号数据。
10.如权利要求9所述的双模态成像设备，其特征在于，还包括：
第二传导板，采用所述第二传导板将所述伽马探头采集到的所述SPECT信号数据传输至所述信号输出器件。
11.如权利要求1所述的双模态成像设备，其特征在于，所述预设位置包括第一预设位置，其中，
在所述第一预设位置处时，所述可移动式检查床设置在所述SPECT设备和所述MR设备之间。
12.如权利要求11所述的双模态成像设备，其特征在于，所述可移动式检查床可在所述SPECT设备和所述MR设备之间的连线上双向移动。
13.如权利要求11所述的双模态成像设备，其特征在于，所述双模态成像设备还包括：可旋转转盘，所述可旋转转盘用于承载所述可移动式检查床，所述可旋转转盘带动所述可移动式检查床在所述第一预设位置处旋转转动。
14.如权利要求1所述的双模态成像设备，其特征在于，所述预设位置包括第二预设位置，其中，
在所述第二预设位置处时，所述可移动式检查床设置在所述SPECT设备和所述MR设备连线的侧面。
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| WO2022156137A1 (zh) * | 2021-01-21 | 2022-07-28 | 山东第一医科大学(山东省医学科学院) | 一种可移动式微焦点多模态x线成像装置 |
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