CN110602991A - 针对发射和透射断层摄影的具有减少的衰减的患者检查台设计 - Google Patents

Abstract

一种医学成像对象支撑检查台包括带式传送机系统，所述带式传送机系统具有：传送带(18)，其保持张紧并穿过成像设备(12)的膛(14)；以及电动滑轮(20)，其被设置在所述膛的相对两端，以使所述传送带移动通过所述膛。所述检查台支撑件(24)被定位于所述成像设备的所述膛的外部，在所述膛的相对两端，并且在所述成像设备的膛的外部支撑所述传送带。

Description

针对发射和透射断层摄影的具有减少的衰减的患者检查台 设计

技术领域

以下总体涉及医学成像技术、图像定位技术、图像运动校正技术以及相关技术。

背景技术

在包括正电子发射断层摄影(PET)、计算机断层摄影(CT)或单光子发射计算机断层摄影(SPECT)的大多数发射和透射断层摄影中，在扫描的持续时间中患者被放置在支撑运输设备(称为患者检查台)上。该检查台将患者运送通过成像设备的机架或多个机架(在多模式情况下)，以确保对所有目标体积进行成像。为了成像，穿过患者(例如在透射CT中)或源于患者(例如在PET，SPECT等中)的辐射优选地在没有显著辐射衰减障碍的情况下到达探测器。所述检查台是在这方面令人关注的一个衰减障碍。由一些现有的市售患者检查台造成的衰减通常约为10％，而在其他方式中，例如SPECT或CT(使用较低能量的粒子)，其衰减甚至更大。为了补偿检查台衰减，可以增加对患者的注射剂量(导致对患者的辐射暴露不合期望的更高)，或者可以增加扫描持续时间，从而不希望地降低工作流程的吞吐量。

已经尝试使检查台更薄和/或使用密度较小的材料，但是，在那种情况下，检查台可能会变得太柔韧并导致检查台偏折或下沉，这会在成像数据中引入不希望的运动误差。

以下公开了克服这些问题的新的和改进的系统和方法。

发明内容

在一个公开的方面中，一种医学成像对象支撑检查台包括：带式传送机系统，其具有保持张紧并穿过成像设备的膛的传送带。以及电动滑轮，其被设置在所述膛的相对两端，以使传送带穿过膛和/或确保向所述带施加连续的张力。检查台支撑件位于成像设备的膛的外部，在膛的相对两端，并在成像设备的膛的外部支撑传送带。

在另一个公开的方面中，一种图像采集系统，包括：医学成像设备，其被配置为生成针对布置在检查区域中的对象的成像数据；以及医学成像对象支撑检查台，其包括传送带，所述传送带保持张紧并穿过医学成像设备的检查区域。

在另一个公开的方面中，一种成像系统包括医学成像对象支撑检查台，所述医学成像对象支撑检查台具有被配置为移动通过成像设备的膛的可移动部分。检查台支撑件位于成像设备的膛的外部，在膛的相对两端，并且在成像设备的膛的外部支撑所述可移动部分。一个或多个支撑杆被设置在所述膛中，并且在其端部与所述检查台支撑件连接，所述支撑杆在所述膛内为所述可移动部分提供支撑。

在另一个公开的方面中，一种成像系统包括：限定膛的机架；以及延伸通过所述机架的检查台。所述检查台被配置为在图像采集过程期间使患者移动通过所述膛。一层或多层吸收辐射的(高Z值)层邻近膛的相对两端被嵌入到所述检查台中。所述辐射吸收层被配置为减少辐射进入所述膛内的成像区域。

一个优点在于提供一种具有患者检查台的成像系统，所述患者检查台包括处于张紧状态的传送带，以确保在成像视场中有足够的支撑力和可忽略的下沉。用作患者支撑件的传送带保持张紧状态，而不是刚性支撑物，因此可以做得更薄。

另一个优点在于提供一种成像设备，所述成像设备具有由薄材料制成并且具有最小的衰减的传送带。

另一个优点在于减少了布置在所述成像设备的膛中的患者检查台质量，从而减小了衰减。

另一个优点在于为成像设备提供除了传送带之外几乎不受阻碍的视场。

另一个优点在于，减少了进入成像视场(FOV)的视场外辐射。

另一个优点在于提供适合于最佳设计的患者检查台，而不是减少对患者支撑相对于布置在膛中的检查台质量的折衷。

给定实施例可以不提供前述优点，提供前述优点中的一个、两个、更多或全部，和/或可以提供其它优点，对于本领域普通技术人员而言，在阅读和理解了本公开后，这将变得显而易见。

附图说明

本公开可以采取各种部件和部件的布置以及各个步骤和步骤的安排的形式。附图仅出于图示优选实施例的目的，并且不应被解释为限制本发明。

图1图解地图示了根据一个实施例的成像设备，所述成像设备具有用于患者在医学流程期间躺在其上的部件。

图2图解地图示了根据另一实施例的成像设备，所述成像设备具有用于患者在医学流程期间躺在其上的部件。

图3图解地图示了根据另一实施例的成像设备，所述成像设备具有用于患者在医学流程期间躺在其上的部件。

图4图解地图示了根据另一实施例的成像设备，所述成像设备具有用于患者在医学流程期间躺在其上的部件。

具体实施方式

以下公开了一种形式为带式传送机系统的改进的患者检查台，其具有传送带，患者被设置在所述传送带上。保持张紧状态的带可以支撑设置在膛中的患者的一部分的重量，而无需任何下方的支撑。这允许“检查台”(即皮带)大约5毫米或更薄(在一个示例性实施例中为3毫米)，因此仅出现几个百分点的衰减；与通常为两英寸厚的量级常规悬臂或其他刚性检查台不同，并且所述检查台可能具有复杂的结构，例如包括具有低密度填充物的碳纤维结构壳。

一些实施例采用闭环带，所述闭环带延伸穿过所述膛并具有在成像设备下方通过的返回路径。由于必须在地板与成像设备机架之间提供开口，因此这种构造可能会有问题。在其他实施例中，在传送机的两个相对两端上提供有卷取辊，从而消除了通过成像设备下方的返回路径。在任一种配置中，在带路径的相对两端的电动滑轮提供在患者沿任一方向移动期间施加的拉力。在具有卷取辊的实施例中，这些可以是电动滑轮，或者电动滑轮可以是分离的。通常，可以采用将将间隙中的皮带置于张紧状态的任何传送带驱动配置，所述间隙由膛限定。

在大多数成像设备和大多数成像对象中，张紧的皮带预期足以支撑患者。但是，如果需要进一步的支撑，则在进一步的变型实施例中可以想到提供一种可延伸到由膛限定的间隙中的皮带支撑。由于该皮带支撑仅提供支撑作用，因此与传统的刚性检查台相比，它可以做得更薄并且呈现更小的衰减。在另一种预期的方法中，使用激光等来测量皮带跨由膛限定的间隙的下沉，并且如果下沉太大，则可以增加张力以将下沉减少到可接受的水平，或者可以部署可伸长皮带支持件(如果提供了的话)。在更高级的实现方式中，如果下沉测量是定量的，则可以将其用于为张紧器提供反馈控制。

在另一个任选的方面中，高Z辐射吸收材料(即，提供强辐射吸收的具有高原子序数的原子的材料，例如铅或铅合金材料)可以嵌入到膛的边缘附近的检查台支架中。这减少了进入成像FOV的视场(FOV)外辐射。该方面可以与所公开的基于传送带的患者检查台一起使用，或者可以与采用轴向平移的刚性桌面等的常规患者检查台一起使用。

在另一个任选的方面中，细肋可以从检查台支撑件延伸到成像设备膛附近，并轴向地跨过膛。这些肋为传送带的延伸穿过膛的部分提供了额外的支撑。由于肋之间的间隙较大，因此引入的衰减仍然是低的。在有或没有公开的传送带方法的情况下，也可以使用这种改进。

在另外的实施例中，图像采集设备包括机架和管理系统，所述管理系统在成像机架的两侧分成两个部分。仅通过覆盖检查台顶面的传送带将两个检查台连接在一起，使得可以将患者从扫描开始到扫描结束的位置完全运送。传送带连续地穿过成像设备的机架。由于皮带在没有硬顶的情况下将患者支撑在钻膛中，因此皮带通过皮带传送机系统保持张力，以确保不会因患者的体重而造成下沉。根据需要通过传送带的移动来运送患者，以执行成像扫描。

参考图1，示出了用于采集患者P的图像的说明性成像设备10。成像设备10可以是任何合适的成像设备，例如，X射线成像设备、透射计算机断层摄影(CT)成像设备、正电子发射断层摄影(PET)成像设备、用于单光子发射计算机断层摄影(SPECT)的伽马相机、混合PET/CT设备、混合PET/磁共振(MR)设备等。如图1中所示，说明性成像设备10是混合式PET/CT设备，其包括机架或医学成像设备12，所述机架或医学成像设备12包含实现PET模态的一个或多个PET探测器环和实现CT模态的内部旋转机架上的X射线管/X射线探测器面板组件(未显示内部部件)。如图1中所指示的直径为D_B的膛或检查区域14由机架12限定，患者在图像采集流程中通过该机架进入。如本领域已知的，PET成像需要将发射正电子的放射性药物施予给患者，患者然后被设置在膛14中，并且通过探测由正电子-电子湮灭事件产生的相反地指向的511keV伽马射线而被成像。(一个或多个)PET探测器环探测限定响应线(LOR)的符合的511keV伽马射线对，并应用适当的PET成像数据重建来生成患者中放射性药物分布的重建的PET图像。放射性药物通常被选择为在感兴趣的器官或组织中积累，从而提供那些器官/组织的成像，并且还可以提供功能性成像。在一种称为飞行时间(TOF)PET的变体中，PET探测器具有足够高的速度，以进一步沿LOR定位正电子-电子湮灭事件。在CT的情况下，X射线管发射X射线束穿过设置在膛14中的患者，X射线在透射通过患者后，由相对地布置的X射线探测器面板探测到X射线。通过在内部旋转机架上一起旋转X射线管和X射线探测器，获得了360°投影视图，并且所得的X射线投影被重建以形成所述患者的X射线衰减密度的图像(例如强调具有更高的X射线吸收的骨或其它组织)。再次，这仅是说明性示例，并且成像设备可以替代地是独立的CT成像设备，独立的PET成像设备或某些其他单模态或多模态成像设备，例如伽马相机或PET/CT。

成像设备10还包括带式传送机系统16，所述带式传送机系统16包括传送带18和设置在膛14的相对两端处的至少两个电动滑轮(或鼓)20。在一些实施例中，传送带18的厚度为5mm或更小，以便限制在成像中使用的操作性衰减(例如，在PET成像中探测到的511keV伽马射线或者CT的情况下X射线)的衰减。有利地，可以将传送带18做得很薄，以便仅具有几个百分点的衰减。传送带18通过滑轮20保持张紧，并且穿过膛14而在膛中没有底部支撑。滑轮20被配置为使传送带18移动通过膛14。带式传送机系统16可以包括附加的辊或张紧器21等以支撑和张紧传送带18。成像设备10包括位于膛14外部的机架24，传送带18在该机架上移动。检查台支撑件24在膛14的外部为传送带18提供底部支撑，从而要求传送带的张力仅将传送带支撑在膛14中。滑轮20被设置在膛14的相对侧。

在图1的示例性混合式PET/CT设备中，机架12是分开的机架，即具有用于PET和CT模式的单独的机架，在它们之间具有间隙23，并且任选的抓持件50在穿过膛14的中途为带提供进一步的支撑。该抓持件50是任选的，并且在分体式机架设计中可以省去。此外，在一些其他实施例中，单个机架(不分裂)可同时包含PET和CT成像模态，在这种情况下，添加抓持件可能不方便。换句话说，抓持件50可以与分开的机架，不分开的机架一起使用，或者完全省略。

因为传送带18处于张紧状态，所以与刚性桌面支撑件相比，传送带18的可行材料的选择增加了。在一些实施例中，传送带18由具有对操作辐射的低衰减系数的织物或合成聚合物纤维制成。

一对检查台支撑件24位于传送带18的位于膛14外部的部分的下方，并且从膛的端部延伸至相应的滑轮20。如图1所示，支撑件24位于膛14的外部，以在膛的外部支撑传送带18。台支撑件24包括间隙或导轨(未示出)，以允许传送带18在运动期间通过返回路径。间隙或导轨允许传送带18形成穿过膛14并在膛下方返回的环。

现在参考图2，在另一个实施例中，带式传送机系统16通过在机架12的相对侧设置皮带收紧卷取辊32而避免了图1所示实施例的返回路径，所述皮带收紧卷取辊32被配置为在传送带18移动通过膛14收起或传送带的多余部分。在该实施例中，传送带18不通过膛14下方。而是，当传送带移动通过膛14时，传送带18仅由卷取辊32收紧。说明性的卷取辊32也是电动机驱动的，以便还起到图1实施例的滑轮20的驱动功能的作用(或者，换句话说，卷取辊32也是电动滑轮32)。但是，在其他实施例中，可以提供单独的卷取辊和电动滑轮。

继续参考图2，并再次参考图1，除非通过带式传送机系统18保持张紧，否则延伸通过膛14的传送带18的一部分不被支撑在膛中。例如，滑轮20通过吸收或去除传送带中的任何松弛来维持传送带18中的张力。在另一个示例中，收紧卷取辊32用作机动滑轮，以收紧传送带18中的松弛以维持其中的张力。

在一些示例中，成像系统10还可包括至少一个传感器34，所述至少一个传感器34被配置为测量传送带18的下沉值，或者探测大于阈值的传送带的下沉。传感器34例如可以是激光/光探测器连续性开关，其被布置为使得传送带18的下沉超过阈值导致其阻挡从激光器到激光/光探测器开关的探测器的路径。成像系统10还包括与至少一个传感器34通信的带式传送机系统控制器36。带式系统控制器36包括至少一个电子处理器38，所述至少一个电子处理器38被编程为从至少一个传感器34接收测量的下沉值或下沉探测结果。根据接收到的下沉值，所述控制器36的处理器38被编程为增加传送带18的张力以降低下沉值或消除探测到的下沉(即，通过控制电动机20或卷取辊32拉起传送带上的松弛部分)。所探测的下沉值也可以可选地传输到图像重建和处理软件中，以进行适当的校正/调整。

在其他示例中，包括电子处理器42和显示设备44的计算机40或其他电子设备与成像设备10电连通。包括至少一个电子处理器42的计算机40包括或可操作地连接以读取至少一个传感器34和/或控制皮带系统控制器36。与图像采集处理有关的数据可以被显示在计算机40的显示装置44上。至少一个电子处理器42可操作地与存储有指令的瞬态存储介质连接，所述指令可由电子处理器22读取和运行，以执行所公开的操作，包括控制成像设备18执行成像数据采集过程。非瞬态存储介质可以例如包括硬盘驱动器、RAID或其他磁存储介质；固态驱动器、闪存驱动器、电子可擦除只读存储器(EEROM)或其他电子存储器；光盘或其他光学存储介质；它们的各种组合；等等。

现在参考图3，成像设备10可包括一个或多个设置在膛14中的支撑杆46。支撑杆46在其端部与检查台支撑件24连接，使得它们跨过检查台的宽度。支撑杆46被配置为在膛14内为传送带18提供补充支撑。如本文中所使用的术语“辅助支撑”是指不足以在膛14中承受患者的全部重量的支撑。而是，由支撑杆46提供的辅助支撑被配置为支撑患者体重的一部分。将理解的是，支撑杆46可以在不包括带式传送机系统16的成像设备10的一些实施例中实施。当要在成像设备12中采集特定体模时，支撑杆46也可以是有用的。

图4示出了成像系统10可以包括一个或多个辐射吸收层48。辐射吸收层48在膛14的相对两端附近被嵌入到机架24中。辐射吸收层48包括诸如铅的高Z材料，其衰减辐射以减少、防止或消除这种辐射进入膛14内的成像区域。如本文所使用的，术语“辐射吸收”是指在图像采集过程期间从FOV中吸收或阻挡伽马射线的材料。辐射吸收层48还可以为患者提供补充支持。将理解的是，可以在不包括带式传送机系统16的成像设备10的一些实施例中实现辐射吸收层48。这些辐射吸收层48用于阻止FOV之外的辐射进入成像FOV。

在一些实施例中，传送带18不承受患者的全部重量。这是因为机架12的轴向宽度通常远小于患者的身高。因此，患者在一侧或两侧上延伸到膛14的外部。因此，患者的大部分体重由位于膛14外部的检查台支撑件24支撑。

通常，PET成像FOV的轴向范围约为18cm。这意味着仅需要传送带18的张力来支撑患者体重分布中位于该18cm间隙中的部分。由于人体的大部分部分是自持的(由于残余肌肉张力)，因此可以进一步减小由人体的重量分布的这一部分引起的对皮带18的压力。在下文中，皮带张紧设计的估计值被描述为非限制性的说明性示例。

在对四肢成像时(例如在进行脑部扫描时)，机架的另一侧可能没有支撑。但是，人头的典型重量在4.5至5公斤之间。因此，通过以下等式，足够张紧的传送带18应该能够以最小的下沉度支撑传送带：

F≈gM*L/S

其中，F是需要施加到悬在长度L的间隙上的传送带上的拉力，以平衡重力加速度g下S下沉时的重量M。将上面讨论的范例值替换为允许的最大下沉3mm，则施加在皮带上的拉力等于：

F＝9.81m/s^2*5kg*0.18m/0.003m＝2943N≈300kgf，

这是一个合理的值，可以通过适当的皮带张紧机构来实现。

所提出的实施例不增加成像设备的总占地面积，这对于可用区域稀缺的医院是重要的特征。正确的是，单侧支撑患者床处于收缩状态时的占地面积很小。然而，在患者扫描期间，仍然需要将其延伸到扫描器机架之外的所有位置，从而导致所谓的不可见占地面积必须保持干净。因此，在所公开的实施例中，不增加系统的总有效占地面积。

这些公开的实施例通过减少总衰减和散射而有助于降低患者的放射性剂量，缩短扫描时间和/或减少对晶体和电子材料的需求。还期望由于成像设备的FOV中衰减介质的减少，整体图像质量和定量将得到改善。而且，所公开的实施例中的整个患者支撑和运输机构可以导致降低的成本(例如，与当前的患者检查台相比，需要将PET/CT等的下沉和偏转最小化的患者床的成本可以显著降低，例如减少量可以轻松抵消传送带的成本)。

己经参考优选实施例描述了本公开。本领域技术人员通过阅读和理解前述的详细描述，可以进行各种修改和变型。目的是，本发明被理解为包括所有这样的修改和变动，只要它们落了权利要求书或其等价方案的范围之内。

Claims (22)

1.一种医学成像对象支撑检查台，包括：

带式传送机系统(16)，包括：

传送带(18)，其保持张紧并穿过成像设备(12)的膛(14)；

以及

电动滑轮(20)，其被设置在所述膛的相对两端处，以使所述传送带移动通过所述膛；以及

检查台支撑件(24)，其被定位于所述成像设备的所述膛的外部，在所述膛的相对两端，并且在所述成像设备的所述膛的外部支撑所述传送带。

2.根据权利要求1所述的医学成像对象支撑检查台，其中，

所述带式传送机系统(16)还包括布置在所述膛(14)的相对两端处的卷取辊(32)，所述传送带(18)的多余部分卷绕在所述卷取辊上；并且

其中，所述传送带不从所述膛(14)下方通过。

3.根据权利要求1所述的医学成像对象支撑检查台，其中，所述传送带(18)形成穿过所述膛(14)并在所述膛下方返回的回路。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的医学成像对象支撑检查台，其中，所述传送带(18)的延伸穿过所述膛(14)的部分除了通过所述带式传送机系统(16)保持张紧之外在所述膛中不被支撑。

5.根据权利要求1-4中的任一项所述的医学成像对象支撑检查台，还包括：

支撑杆(46)，其被布置在所述膛(14)中并且在其端部与所述检查台支撑件(24)连接，所述支撑杆为所述膛内的所述传送带(18)提供补充支撑。

6.根据权利要求1-5中的任一项所述的医学成像对象支撑检查台，还包括：

一个或多个辐射吸收层(48)，其被嵌入到所述医学成像对象支撑检查台中，邻近所述膛(14)的相对两端，所述辐射吸收层被配置为减少辐射进入所述膛内的成像区。

7.根据权利要求1-6中的任一项所述的医学成像对象支撑检查台，还包括至少一个传感器(34)，所述至少一个传感器被配置为测量所述传送带(18)的下沉值或检测大于阈值的所述传送带的下沉。

8.根据权利要求7所述的医学成像对象支撑检查台，还包括：

带式传送机系统控制器(36)，其包括至少一个电子处理器(38)，所述至少一个电子处理器被编程为：

从所述至少一个传感器(34)接收测量的下沉值或下沉检测结果；并且

增加所述传送带的张力以减小所述下沉值或消除检测到的下沉。

9.根据权利要求1-8中的任一项所述的医学成像对象支撑检查台，其中，所述传送带(18)的厚度为5mm或更小。

10.一种图像采集系统(10)，包括：

医学成像设备(12)，其被配置为生成针对设置在检查区域中的对象的成像数据；以及

医学成像对象支撑检查台，其包括传送带(18)，所述传送带保持张紧并穿过所述医学成像设备的所述检查区域。

11.根据权利要求10所述的图像采集系统(10)，其中，所述医学成像对象支撑检查台还包括设置在所述检查区域的相对两端处的电动滑轮(20)，用于使所述传送带(18)移动通过所述检查区域。

12.根据权利要求10和11中的任一项所述的图像采集系统(10)，其中，所述医学成像设备(12)包括正电子发射断层摄影(PET)成像设备和透射计算机断层摄影(CT)成像设备中的至少一个，并且所述检查区域包括膛(14)。

13.根据权利要求10所述的图像采集系统(12)，其中，

所述医学成像对象支撑检查台还包括布置在所述膛(14)的相对两端处的卷取辊(32)，所述传送带(18)的多余部分卷绕在所述卷取辊上；并且

其中，所述传送带不从所述膛(14)下方通过。

14.根据权利要求10和13中的任一项所述的图像采集系统(12)，其中，所述传送带(18)形成穿过所述膛(14)并在所述膛下方返回的回路。

15.根据权利要求12-14中的任一项所述的图像采集系统(12)，其中，所述传送带(18)的延伸穿过所述膛(14)的部分除了通过所述带式传送机系统(16)保持张紧之外在所述膛中不被支撑。

16.根据权利要求12-15中的任一项所述的图像采集系统(10)，还包括：

支撑杆(46)，其被布置在所述膛(14)中并在其端部与所述检查台支撑件(24)连接，所述支撑杆为所述膛内的所述传送带(18)提供补充支撑。

17.根据权利要求12-16中的任一项所述的图像采集系统(10)，还包括：

一个或多个辐射吸收层(48)，其被嵌入到所述医学成像对象支撑检查台中，邻近所述膛(14)的相对两端，所述辐射吸收层被配置为减少辐射进入所述膛内的成像区。

18.根据权利要求12至17中的任一项所述的图像采集系统(10)，还包括至少一个传感器(34)，所述至少一个传感器被配置为测量所述传送带(18)的下沉值或检测大于阈值的所述传送带的下沉。

19.根据权利要求18所述的图像采集系统(10)，还包括：

带式传送机系统控制器(36)，其包括至少一个电子处理器(38)，所述至少一个电子处理器被编程为：

从所述至少一个传感器(34)接收测量的下沉值或下沉检测结果；并且

增加所述传送带的张力以减小所述下沉值或消除检测到的下沉。

20.根据权利要求12-19中的任一项所述的图像采集系统(12)，其中，所述传送带(18)的厚度为5mm或更小。

21.一种成像系统(10)，包括：

医学成像对象支撑检查台，其包括：

可移动部分(18)，其被配置为移动穿过成像设备(12)的膛(14)；

检查台支撑件(24)，其被定位于所述成像设备的所述膛的外部，在所述膛的相对两端，并且在所述成像设备的膛的外部支撑所述可移动部分。以及

一个或多个支撑杆(46)，其被设置在所述膛中，并且在其端部与所述检查台支撑件连接，所述支撑杆在所述膛内为所述可移动部分提供支撑。

22.一种成像系统(10)，包括：

机架(12)，其限定膛(14)；

检查台，其延伸穿过所述膛，所述检查台被配置为在图像采集流程期间使所述患者移动通过所述膛；以及

一个或多个辐射吸收层(48)，其被嵌入到所述检查台中，邻近所述膛(14)的相对两端，所述辐射吸收层被配置为防止辐射进入所述膛内的成像区。