CN208551835U - 一种pet系统点扩散函数的测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种PET系统点扩散函数的测量装置，包括配合设置的位置调节机构和放射源，位置调节机构包括设有X轴导向单元的基座，X轴导向单元依次配合设有Y轴导向单元、Z轴导向单元，Z轴导向单元与放射源配合设置；X轴导向单元、Y轴导向单元和Z轴导向单元分别设有驱动机构，X轴导向单元、Y轴导向单元和Z轴导向单元上分别设有限位机构，限位机构连接至控制器，控制器通过电机连接驱动机构。本实用新型最终实现放射源可以从X、Y、Z轴分别调整至定点，进而对空间采样区域内各个像素点进行自动扫描，并自动记录这些点的坐标值，避免操作人员和放射源的接触以及频繁的手动坐标调节操作和读数，缩短测量时间，提高采样点的坐标精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于放射诊断的仪器，如与放射治疗设备相结合的的技术领域，特别涉及一种有效减少测量时间并提高采样点坐标精度的PET系统点扩散函数的测量装置。
背景技术
目前，PET（Positron Emission Tomography，正电子发射断层成像）技术被广泛应用于医疗技术领域。PET成像需要预先在人体内注射具有放射性核素的药物，闪烁晶体探测器在接收到放射性核素衰变生成的正电子与人体内的负电子湮灭产生的伽马光子对后，通过一系列重建算法生成人体不同组织部位的核素浓度分布图像，从而反映人体的新陈代谢情况。
在实际的实施过程中，放射源在通过任何光学系统成像时都会由于衍射等原因而形成一个扩大的像点，与任何其他光学成像系统一样，PET系统也不可避免的存在点扩散的现象，这在较大程度上降低了重建图像的分辨率和对比度，还会影响定量分析精度。
点扩散函数，是描述系统对放射源解析能力的函数，简称PSF（Point SpreadFunction），如果能够获取PET系统的PSF相关信息，并在设计PET图像重建算法时将其考虑在内，则可以有效的减小点扩散现象对成像质量的不利影响。
点扩散函数采样过程中主要存在两大困难：
（1）为提高重建算法的优化效率，应当尽量增多采样点的数量且每个采样点均需记录其空间坐标，而由于探测器环内的扫描空间呈圆柱状，空间大小有限，采样点的空间坐标难以精确定位；
（2）测量PSF时需要在采样点处放置放射源，但同时需尽量避免操作人员与放射源的频繁接触。
现有技术中，解决重建过程中点扩散影响的措施主要包括测量法、解析法和蒙特卡洛模拟法，实际应用中常采用测量法。
如附图1所示，为现有测量PSF装置的结构示意图，装置包括Y轴导轨、可沿Y轴导轨滑动的Y轴滑块、固定在Y轴滑块上的X轴导轨、可沿X轴导轨滑动的X轴滑块滑块以及固定在X轴滑块上沿Z轴方向的线源。该装置工作时，操作人员需要手动调节两个滑块的位置，使线源移动到某个采样位置，读取并记录Y轴导轨和X轴导轨上的刻度值（坐标），获取该采样点的PSF后，再换一个位置，重复上述操作。
另外还有东软医疗的腾月阳、王云琴等人发明的一种PET系统点扩散函数的测量装置，采用极坐标系定位各个采样点，其主要由标有极径刻度的刻度尺、标有极角读数的角度尺和线源组成，线源垂直于刻度尺平面，可通过手动旋转极径刻度尺下方的把手沿着刻度尺移动，刻度尺可以绕着角度尺的测量中心点在角度尺平面内转动。该测量装置可以将线源定位在一个扇形区域，再通过对称原理获取整个PET扫描区域的PSF信息。
由于为了提高重建算法的优化效率，需要尽量增多采样点的数量，且每个采样点均需记录其空间坐标，可见上述两种现有技术均要求操作人员手动频繁操作调整线源的位置，并肉眼读取刻度，费时费力，操作人员还会长时间接触辐射，对身体造成损害，并且存在读数误差和误读的风险，严重影响重建效果。
实用新型内容
为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种优化结构的PET系统点扩散函数的测量装置，可以有效提高测量精度和效率、减少操作人员与放射源的接触。
本实用新型所采用的技术方案是，一种PET系统点扩散函数的测量装置，包括配合设置的位置调节机构和放射源，所述位置调节机构包括基座，所述基座上设有X轴导向单元，所述X轴导向单元配合设有Y轴导向单元，所述Y轴导向单元配合设有Z轴导向单元，所述Z轴导向单元与所述放射源配合设置；所述X轴导向单元、Y轴导向单元和Z轴导向单元分别设有驱动机构，所述X轴导向单元、Y轴导向单元和Z轴导向单元上分别设有限位机构，所述限位机构连接至控制器，所述控制器通过电机连接至驱动机构。
优选地，所述X轴导向单元包括设于基座上的托台，所述托台上沿水平方向设有X轴机械臂，所述X轴导向单元的驱动机构包括设于X轴机械臂内的X轴螺杆，所述X轴机械臂上跨设有与所述X轴螺杆配合设置的X轴滑块，所述X轴机械臂侧部设有与X轴滑块连接的X轴拖链，所述X轴拖链与控制器配合设置；所述X轴滑块上设有Y轴导向单元。
优选地，所述基座上均匀设有若干支柱，所述托台固定于支柱上，所述托台与基座间设有间隙；所述托台上设有气泡水平仪，所述气泡水平仪与控制器连接；所述基座侧部还设有若干水平地面支撑脚。
优选地，所述X轴导向单元的限位机构包括设于X轴机械臂两端的X轴限位光电门，所述X轴限位光电门连接至控制器；设于X轴机械臂两端的所述X轴限位光电门间的距离小于等于X轴拖链的最大行程。
优选地，所述Y轴导向单元包括纵向设于X轴导向单元上方的Y轴机械臂，所述Y轴机械臂与X轴导向单元的导向方向垂直；所述Y轴导向单元的驱动机构包括设于Y轴机械臂内的Y轴螺杆，所述Y轴机械臂上跨设有与所述Y轴螺杆配合设置的Y轴滑块，所述Y轴机械臂侧部设有与Y轴滑块连接的Y轴拖链，所述Y轴拖链与控制器配合设置；所述Y轴滑块上设有Z轴导向单元。
优选地，所述Y轴导向单元的限位机构包括设于Y轴机械臂两端的Y轴限位光电门，所述Y轴限位光电门连接至控制器；设于Y轴机械臂两端的所述Y轴限位光电门间的距离小于等于Y轴拖链的最大行程。
优选地，所述Z轴导向单元包括水平设于Y轴导向单元上方的Z轴机械臂，所述Z轴机械臂与X轴导向单元及Y轴导向单元的导向方向分别垂直；所述Z轴导向单元的驱动机构包括设于Z轴机械臂内的Z轴螺杆，所述Z轴机械臂上跨设有与所述Z轴螺杆配合设置的Z轴滑块；所述Z轴滑块上设有放射源。
优选地，所述Z轴导向单元的限位机构包括设于Z轴机械臂两端的Z轴限位光电门，所述Z轴限位光电门连接至控制器；设于Z轴机械臂两端的所述Z轴限位光电门间的距离小于等于Z轴机械臂的长度。
优选地，所述放射源包括与Z轴导向单元配合设置的支架，所述支架末端设有点源安装棒，所述点源安装棒末端设有点源；所述点源安装棒与Z轴机械臂平行。
优选地，所述基座下部设有插板，所述基座和插板间设有过渡板，所述插板与基座平行设置；所述插板上设有安装孔。
本实用新型提供了一种优化结构的PET系统点扩散函数的测量装置，通过将配合放射源设置的位置调节机构设置为基座、X轴导向单元、Y轴导向单元和Z轴导向单元组合的形式，最终由Z轴导向单元与放射源配合，同时X轴导向单元、Y轴导向单元和Z轴导向单元分别被驱动，X轴导向单元、Y轴导向单元和Z轴导向单元上也设置安全保证的限位机构，最终实现放射源可以从X、Y、Z轴分别调整至定点，进而对空间采样区域内各个像素点进行自动扫描，并自动记录这些点的坐标值。本实用新型可最大程度避免操作人员和放射源的接触以及频繁的手动坐标调节操作和读数，缩短测量时间，提高采样点的坐标精度。
附图说明
图1为现有技术中，测量PSF装置的结构示意图；
图2为本实用新型的结构示意图；
图3为本实用新型中测量装置的基板与局部扫描床配合的结构示意图；
图4为本实用新型中省略插板的基座与托台配合的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细描述，但本实用新型的保护范围并不限于此。
本实用新型涉及一种PET系统点扩散函数的测量装置，包括配合设置的位置调节机构和放射源，所述位置调节机构包括基座1，所述基座1上设有X轴导向单元，所述X轴导向单元配合设有Y轴导向单元，所述Y轴导向单元配合设有Z轴导向单元，所述Z轴导向单元与所述放射源配合设置；所述X轴导向单元、Y轴导向单元和Z轴导向单元分别设有驱动机构，所述X轴导向单元、Y轴导向单元和Z轴导向单元上分别设有限位机构，所述限位机构连接至控制器2，所述控制器2通过电机连接至驱动机构。
本实用新型中，放射源用于通过在PET系统中的不同位置成像获得空间坐标信息，而位置调节机构则是用于满足放射源在PET系统中的不同位置成像的需求。
本实用新型中，位置调节机构设置为基座1、X轴导向单元、Y轴导向单元和Z轴导向单元组合的形式，最终由Z轴导向单元与放射源配合，同时X轴导向单元、Y轴导向单元和Z轴导向单元分别被驱动，X轴导向单元、Y轴导向单元和Z轴导向单元上也设置安全保证的限位机构，最终实现放射源可以从X、Y、Z轴分别调整至定点，进而对空间采样区域内各个像素点进行自动扫描，并自动记录这些点的坐标值。
本实用新型中，电机与控制器2连接，接收控制器2的控制信号。电机包括伺服电机驱动器、开关电源等电气件，操作人员可以在PET屏蔽间外用自己开发的应用程序将控制信号通过USB转串口通信的连接线输入给电机驱动器，分别控制三轴机械臂中的三个驱动机构，可自动将放射源定位到所需测量PSF的空间区域内的任意采样点。
本实用新型中，为了统一整合控制和电机驱动的元器件，可以整体将控制器2等设置在控制箱中，保证控制作业的进行；其中，控制器2的设置为本领域技术人员可以理解的内容，由本领域技术人员根据实际的作业需求自行设置。
本实用新型可最大程度避免操作人员和放射源的接触以及频繁的手动坐标调节操作和读数，缩短测量时间，提高采样点的坐标精度。
所述X轴导向单元包括设于基座1上的托台3，所述托台3上沿水平方向设有X轴机械臂4，所述X轴导向单元的驱动机构包括设于X轴机械臂4内的X轴螺杆，所述X轴机械臂4上跨设有与所述X轴螺杆配合设置的X轴滑块5，所述X轴机械臂4侧部设有与X轴滑块5连接的X轴拖链6，所述X轴拖链6与控制器2配合设置；所述X轴滑块5上设有Y轴导向单元。
所述基座1上均匀设有若干支柱7，所述托台3固定于支柱7上，所述托台3与基座1间设有间隙；所述托台3上设有气泡水平仪8，所述气泡水平仪8与控制器2连接；所述基座1侧部还设有若干水平地面支撑脚9。
所述X轴导向单元的限位机构包括设于X轴机械臂4两端的X轴限位光电门10，所述X轴限位光电门10连接至控制器2；设于X轴机械臂4两端的所述X轴限位光电门10间的距离小于等于X轴拖链6的最大行程。
本实用新型中，X轴导向单元主要通过X轴机械臂4中的X轴螺杆来进行X轴的导向，通过X轴机械臂4内的X轴螺杆与其上的X轴滑块5配合，使得X轴滑块5带动其上的Y轴导向单元沿着X轴运动。
本实用新型中，X轴机械臂4侧部还设有与X轴滑块5连接的X轴拖链6，其适用于往复运动的场合，能够对内置的电缆等起到牵引和保护作用，X轴拖链6与控制器2配合设置。
本实用新型中，托台3通过若干支柱7联接在基座1上，一般情况下，支柱7为螺杆，可用扳手调节托台3相对于基座1的间隙的高度
本实用新型中，支柱7与托台3的吊耳间采用球面接触。
本实用新型中，支柱7一般为4个且固定在托台3的4个角点，用于保证托台3的平稳。
本实用新型中，在托台3上设置气泡水平仪8，通过调节支柱7的高度，可将托台3的基准平面调节到水平面，如不水平，则气泡水平仪8反馈信号至控制器2，可以一直给出警报。
本实用新型中，测量装置放置在地面上时，可用固定在基座1上的水平地面支撑脚9保持水平不倾倒。一般情况下，水平地面支撑脚9设置为2个即可，构成三角稳定结构，保证测量装置的平稳。
本实用新型中，X轴导向单元的限位机构包括设于X轴机械臂4两端的X轴限位光电门10，用于限制X轴滑块5的运动范围，一旦到达限位位置即反馈信号至控制器2，控制器2进而控制驱动机构停止驱动。
本实用新型中，为了保证X轴滑块5的运行处于安全范围内，一般情况下，X轴限位光电门10间的距离小于等于X轴拖链6的最大行程，即小于等于X轴拖链6的最大可运行长度。
所述Y轴导向单元包括纵向设于X轴导向单元上方的Y轴机械臂11，所述Y轴机械臂11与X轴导向单元的导向方向垂直；所述Y轴导向单元的驱动机构包括设于Y轴机械臂11内的Y轴螺杆，所述Y轴机械臂11上跨设有与所述Y轴螺杆配合设置的Y轴滑块12，所述Y轴机械臂11侧部设有与Y轴滑块12连接的Y轴拖链13，所述Y轴拖链13与控制器2配合设置；所述Y轴滑块12上设有Z轴导向单元。
所述Y轴导向单元的限位机构包括设于Y轴机械臂11两端的Y轴限位光电门14，所述Y轴限位光电门14连接至控制器2；设于Y轴机械臂11两端的所述Y轴限位光电门14间的距离小于等于Y轴拖链13的最大行程。
本实用新型中，Y轴导向单元主要通过Y轴机械臂11中的Y轴螺杆来进行Y轴的导向，通过Y轴机械臂11内的Y轴螺杆与其上的Y轴滑块12配合，使得Y轴滑块12带动其上的Z轴导向单元沿着Y轴运动。
本实用新型中，Y轴机械臂11垂直于X轴机械臂4设置。
本实用新型中，Y轴机械臂11侧部还设有与Y轴滑块12连接的Y轴拖链13，其适用于往复运动的场合，能够对内置的电缆等起到牵引和保护作用，Y轴拖链13与控制器2配合设置。
本实用新型中，Y轴导向单元的限位机构包括设于Y轴机械臂11两端的Y轴限位光电门14，用于限制Y轴滑块12的运动范围，一旦到达限位位置即反馈信号至控制器2，控制器2进而控制驱动机构停止驱动。
本实用新型中，为了保证Y轴滑块12的运行处于安全范围内，一般情况下，Y轴限位光电门14间的距离小于等于Y轴拖链13的最大行程，即小于等于Y轴拖链13的最大可运行长度。
所述Z轴导向单元包括水平设于Y轴导向单元上方的Z轴机械臂15，所述Z轴机械臂15与X轴导向单元及Y轴导向单元的导向方向分别垂直；所述Z轴导向单元的驱动机构包括设于Z轴机械臂15内的Z轴螺杆，所述Z轴机械臂15上跨设有与所述Z轴螺杆配合设置的Z轴滑块16；所述Z轴滑块16上设有放射源。
所述Z轴导向单元的限位机构包括设于Z轴机械臂15两端的Z轴限位光电门17，所述Z轴限位光电门17连接至控制器；设于Z轴机械臂15两端的所述Z轴限位光电门17间的距离小于等于Z轴机械臂15的长度。
所述放射源包括与Z轴导向单元配合设置的支架18，所述支架18末端设有点源安装棒19，所述点源安装棒19末端设有点源20；所述点源安装棒19与Z轴机械臂15平行。
本实用新型中，Z轴导向单元主要通过Z轴机械臂15中的Z轴螺杆来进行Z轴的导向，通过Z轴机械臂15内的Z轴螺杆与其上的Z轴滑块16配合，使得Z轴滑块16带动其上的放射源沿着Z轴运动。
本实用新型中，Z轴机械臂15分别垂直于X轴机械臂4和Y轴机械臂11设置。
本实用新型中，Z轴导向单元的限位机构包括设于Z轴机械臂15两端的Z轴限位光电门17，用于限制Z轴滑块16的运动范围，一旦到达限位位置即反馈信号至控制器2，控制器2进而控制驱动机构停止驱动。
本实用新型中，为了保证Z轴滑块16的运行处于安全范围内，一般情况下，Z轴限位光电门17间的距离小于等于Z轴机械臂15的长度。
本实用新型中，放射源设置为与Z轴导向单元配合设置的支架18，一般情况下，支架18设置在Z轴滑块16上，在支架18末端设置点源安装棒19，点源安装棒19末端设置点源20，且点源安装棒19与Z轴机械臂15平行。支架18和点源安装棒19可以将点源20固定在远离三轴机械臂的位置，实际使用时，可通过调整扫描床24的位置，使三轴机械臂在PET机架外部运动，仅支架18末端、点源安装棒19和点源20在PET探测器环内运动，可避免测量装置自动运行时与PET机架相撞而引发的安全事故。
所述基座1下部设有插板21，所述基座1和插板21间设有过渡板22，所述插板21与基座1平行设置；所述插板21上设有安装孔23。
本实用新型中，基座1下方设有可以与扫描床24相匹配的插板21，基座1和插板21间的相对位置由过渡板22限定。
本实用新型中，插板21插入扫描床24后，可用一个锁紧螺钉相对安装孔23进行紧固，基座1的上面板与扫描床24内部上顶面贴合在一起，避免三轴机械臂和控制器2等的重力使基座1产生较大变形。
本实用新型通过将配合放射源设置的位置调节机构设置为基座1、X轴导向单元、Y轴导向单元和Z轴导向单元组合的形式，最终由Z轴导向单元与放射源配合，同时X轴导向单元、Y轴导向单元和Z轴导向单元分别被驱动，X轴导向单元、Y轴导向单元和Z轴导向单元上也设置安全保证的限位机构，最终实现放射源可以从X、Y、Z轴分别调整至定点，进而对空间采样区域内各个像素点进行自动扫描，并自动记录这些点的坐标值。本实用新型可最大程度避免操作人员和放射源的接触以及频繁的手动坐标调节操作和读数，缩短测量时间，提高采样点的坐标精度。
Claims (10)
1.一种PET系统点扩散函数的测量装置，包括配合设置的位置调节机构和放射源，其特征在于：所述位置调节机构包括基座，所述基座上设有X轴导向单元，所述X轴导向单元配合设有Y轴导向单元，所述Y轴导向单元配合设有Z轴导向单元，所述Z轴导向单元与所述放射源配合设置；所述X轴导向单元、Y轴导向单元和Z轴导向单元分别设有驱动机构，所述X轴导向单元、Y轴导向单元和Z轴导向单元上分别设有限位机构，所述限位机构连接至控制器，所述控制器通过电机连接至驱动机构。
2.根据权利要求1所述的一种PET系统点扩散函数的测量装置，其特征在于：所述X轴导向单元包括设于基座上的托台，所述托台上沿水平方向设有X轴机械臂，所述X轴导向单元的驱动机构包括设于X轴机械臂内的X轴螺杆，所述X轴机械臂上跨设有与所述X轴螺杆配合设置的X轴滑块，所述X轴机械臂侧部设有与X轴滑块连接的X轴拖链，所述X轴拖链与控制器配合设置；所述X轴滑块上设有Y轴导向单元。
3.根据权利要求2所述的一种PET系统点扩散函数的测量装置，其特征在于：所述基座上均匀设有若干支柱，所述托台固定于支柱上，所述托台与基座间设有间隙；所述托台上设有气泡水平仪，所述气泡水平仪与控制器连接；所述基座侧部还设有若干水平地面支撑脚。
4.根据权利要求2所述的一种PET系统点扩散函数的测量装置，其特征在于：所述X轴导向单元的限位机构包括设于X轴机械臂两端的X轴限位光电门，所述X轴限位光电门连接至控制器；设于X轴机械臂两端的所述X轴限位光电门间的距离小于等于X轴拖链的最大行程。
5.根据权利要求1所述的一种PET系统点扩散函数的测量装置，其特征在于：所述Y轴导向单元包括纵向设于X轴导向单元上方的Y轴机械臂，所述Y轴机械臂与X轴导向单元的导向方向垂直；所述Y轴导向单元的驱动机构包括设于Y轴机械臂内的Y轴螺杆，所述Y轴机械臂上跨设有与所述Y轴螺杆配合设置的Y轴滑块，所述Y轴机械臂侧部设有与Y轴滑块连接的Y轴拖链，所述Y轴拖链与控制器配合设置；所述Y轴滑块上设有Z轴导向单元。
6.根据权利要求5所述的一种PET系统点扩散函数的测量装置，其特征在于：所述Y轴导向单元的限位机构包括设于Y轴机械臂两端的Y轴限位光电门，所述Y轴限位光电门连接至控制器；设于Y轴机械臂两端的所述Y轴限位光电门间的距离小于等于Y轴拖链的最大行程。
7.根据权利要求1所述的一种PET系统点扩散函数的测量装置，其特征在于：所述Z轴导向单元包括水平设于Y轴导向单元上方的Z轴机械臂，所述Z轴机械臂与X轴导向单元及Y轴导向单元的导向方向分别垂直；所述Z轴导向单元的驱动机构包括设于Z轴机械臂内的Z轴螺杆，所述Z轴机械臂上跨设有与所述Z轴螺杆配合设置的Z轴滑块；所述Z轴滑块上设有放射源。
8.根据权利要求7所述的一种PET系统点扩散函数的测量装置，其特征在于：所述Z轴导向单元的限位机构包括设于Z轴机械臂两端的Z轴限位光电门，所述Z轴限位光电门连接至控制器；设于Z轴机械臂两端的所述Z轴限位光电门间的距离小于等于Z轴机械臂的长度。
9.根据权利要求7所述的一种PET系统点扩散函数的测量装置，其特征在于：所述放射源包括与Z轴导向单元配合设置的支架，所述支架末端设有点源安装棒，所述点源安装棒末端设有点源；所述点源安装棒与Z轴机械臂平行。
10.根据权利要求1所述的一种PET系统点扩散函数的测量装置，其特征在于：所述基座下部设有插板，所述基座和插板间设有过渡板，所述插板与基座平行设置；所述插板上设有安装孔。
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