CN220477597U - 多探头的断层成像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了多探头的断层成像装置，包括：一竖向面板；一水平面板，垂直于竖向面板，竖向面板和水平面板均平行于第一方向；一圆弧面板，圆弧面板的两侧分别连接竖向面板的一侧和水平面板的一侧，在竖向面板、水平面板和圆弧面板分别设有至少一延第一方向延展的探头组件，探头组件包括若干延第一方向直线排列的探头晶体，探头组件延沿一平行于第一方向的旋转轴自转。本实用新型能够在缩小探头体积的前提下，能够尽最大可能的使探头贴近患者，增加有效信息，从而获得更清晰的图像。

Description

多探头的断层成像装置

技术领域

本实用新型涉及核医学断层成像领域，具体地说，涉及多探头的断层成像装置。

背景技术

SPECT即单光子发射计算机断层成像术(Single-Photon Emission ComputedTomography，SPECT)和正电子发射断层成像术(Positron Emission Tomography，PET)是核医学的两种CT技术，由于它们都是对从病人体内发射的γ射线成像，故统称发射型计算机断层成像术(Emission Computed Tomography，ECT)。

目前双探头SPECT均采用双探头平板探头，其过于庞大的体积，使得它本身在扫描过程中旋转的时候，需要更多的缓冲时间进行位置确认以达到目标位置。市面上的传统SPECT多为双(多)探头SPECT(断层成像装置)，均其为400mm*400mm的平板探头，由于其巨大的体积，在运动旋转的过程中，非常的不便，而且每次探头旋转都需要花费30秒至60秒的时间，不仅延长了患者的扫描时间，更增加了机械位置之间的配准对齐。且由于所有的SPECT类设备，在扫描过程中，需要尽可能的贴近患者，双平板探头在患者躺于床上时，而当面对具有幽闭恐惧症的患者时，双平板探头在尽可能贴近患者的过程中，会引发患者的心里恐惧，造成扫描中断甚至中止。且即使双平板探测尽可能的贴近患者，由于其探头巨大的体积以及人体类椭圆形的结构，双平板探测柱只有中间部分能完全贴近人体；两侧仍有大量空余没有办法贴紧人体，致使两侧采集到的信息量变少，有效信息变少，造成了计数不高，图像不够清晰的种种情况。

因此，本实用新型提供了一种多探头的断层成像装置。

实用新型内容

针对现有技术中的问题，本实用新型的多探头的断层成像装置，克服了现有技术的困难，能够在缩小探头体积的前提下，能够尽最大可能的使探头贴近患者，增加有效信息，从而获得更清晰的图像。

本实用新型的实施例提供一种多探头的断层成像装置，包括：

一竖向面板；

一水平面板，垂直于所述竖向面板，所述竖向面板和水平面板均平行于第一方向；

一圆弧面板，所述圆弧面板的两侧分别连接所述竖向面板的一侧和所述水平面板的一侧，在所述竖向面板、水平面板和圆弧面板分别设有至少一延所述第一方向延展的探头组件，所述探头组件包括若干延所述第一方向直线排列的探头晶体，所述探头组件延沿一平行于所述第一方向的旋转轴自转。

优选地，同一所述探头组件的探头晶体均沿所述旋转轴同步转动。

优选地，位于所述圆弧面板中的探头组件的旋转轴到断层成像对象的第一距离小于所述竖向面板所在的第一平面和水平面板所在的第二平面的交线到断层成像对象的第二距离。

优选地，每个所述探头晶体的平行于所述第一方向的长度范围是3cm至5cm，垂直于所述第一方向的宽度范围是4cm至6cm。

优选地，所述探头组件包括n个延所述第一方向直线排列且相互间隔的探头晶体，n大于等于3。

优选地，所述水平面板中设有若干水平排列的探头组件。

优选地，所述竖向面板中设有若干垂直排列的探头组件。

优选地，所述圆弧面板中设有若干延所述圆弧面板的延展轨迹排列的探头组件。

优选地，所述水平面板中探头组件的数量大于所述竖向面板中探头组件的数量。

优选地，所述竖向面板中探头组件的数量大于所述圆弧面板中探头组件的数量。

本实用新型的多探头的断层成像装置能够在缩小探头体积的前提下，能够尽最大可能的使探头贴近患者，增加有效信息，从而获得更清晰的图像。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本实用新型的多探头的断层成像装置的示意图。

图2是本实用新型的多探头的断层成像装置中第一种探头组件的示意图。

图3是本实用新型的多探头的断层成像装置中第二种探头组件的示意图。

图4是本实用新型的多探头的断层成像装置中第三种探头组件的示意图。

图5是本实用新型的另一种多探头的断层成像装置的示意图。

附图标记

1 多探头的断层成像装置

11 竖向面板

12 圆弧面板

13 水平面板

2 探头组件

21 探头晶体

22 旋转轴

3 人体

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本申请所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用系统，本申请中的各项细节也可以根据不同观点与应用系统，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面以附图为参考，针对本申请的实施例进行详细说明，以便本申请所属技术领域的技术人员能够容易地实施。本申请可以以多种不同形态体现，并不限定于此处说明的实施例。

在本申请的表示中，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”等的表示意指结合该实施例或示例表示的具体特征、结构、材料或者特点包括于本申请的至少一个实施例或示例中。而且，表示的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本申请中表示的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于表示目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本申请的表示中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了明确说明本申请，省略与说明无关的器件，对于通篇说明书中相同或类似的构成要素，赋予了相同的参照符号。

在通篇说明书中，当说某器件与另一器件“连接”时，这不仅包括“直接连接”的情形，也包括在其中间把其它元件置于其间而“间接连接”的情形。另外，当说某种器件“包括”某种构成要素时，只要没有特别相反的记载，则并非将其它构成要素排除在外，而是意味着可以还包括其它构成要素。

当说某器件在另一器件“之上”时，这可以是直接在另一器件之上，但也可以在其之间伴随着其它器件。当对照地说某器件“直接”在另一器件“之上”时，其之间不伴随其它器件。

虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来表示各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。例如，第一接口及第二接口等表示。再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

此处使用的专业术语只用于言及特定实施例，并非意在限定本申请。此处使用的单数形态，只要语句未明确表示出与之相反的意义，那么还包括复数形态。在说明书中使用的“包括”的意义是把特定特性、区域、整数、步骤、作业、要素及/或成份具体化，并非排除其它特性、区域、整数、步骤、作业、要素及/或成份的存在或附加。

虽然未不同地定义，但包括此处使用的技术术语及科学术语，所有术语均具有与本申请所属技术领域的技术人员一般理解的意义相同的意义。普通使用的字典中定义的术语追加解释为具有与相关技术文s献和当前提示的内容相符的意义，只要未进行定义，不得过度解释为理想的或非常公式性的意义。

图1是本实用新型的多探头的断层成像装置的示意图。如图1所示，本实用新型的多探头的断层成像装置，包括：一竖向面板11、一水平面板13以及一圆弧面板12。水平面板13垂直于竖向面板11，竖向面板11和水平面板13均平行于第一方向。圆弧面板12的两侧分别连接竖向面板11的一侧和水平面板13的一侧，在竖向面板11、水平面板13和圆弧面板12分别设有至少一延第一方向延展的探头组件2，探头组件2包括若干延第一方向直线排列的探头晶体21，探头组件2延沿一平行于第一方向的旋转轴22自转。本实施例中的每个探头晶体21的平行于第一方向的长度范围是3cm至5cm，垂直于第一方向的宽度范围是4cm至6cm，由于本实用新型在使用了新型半导体探测材料的基础上，优化了探头设计，在满足图像要求的前提下，尽可能的缩小了探头的大小。图1中Z轴为旋转轴22的延展方向，X轴为垂直于Z轴的水平面板13的延展方向，Y轴为垂直于Z轴的竖向面板11的延展方向。单个探头组件2的大小只有4cm*20cm，以便贴合用户的身体，对比传统的双平板探头断层成像装置，更小的探头不仅可以满足采集需求，更可以特异化的进行机械结构更新，使得的设备大小变得更加精简与便捷。本实用新型带来的全新探头设计，是对断层成像装置类设备探头结构设计的巨大更新。

在一个优选实施例中，同一探头组件2的探头晶体21均沿旋转轴22同步转动，但不以此为限。

在一个优选实施例中，位于圆弧面板12中的探头组件2的旋转轴到断层成像对象的第一距离E小于竖向面板11所在的第一平面N和水平面板13所在的第二平面M的交线P到断层成像对象的第二距离F，从而缩短了斜向采集数据的探头组件2到断层成像对象身体的距离，有助于提高数据精确性，但不以此为限。

在一个优选实施例中，探头组件2包括n个延第一方向直线排列且相互间隔的探头晶体21，n大于等于3，但不以此为限。图2是本实用新型的多探头的断层成像装置中第一种探头组件的示意图。如图2所示，本实用新型的探头组件2可以包括三个沿旋转轴22同步转动探头晶体21，但不以此为限。3是本实用新型的多探头的断层成像装置中第二种探头组件的示意图。如图3所示，本实用新型的探头组件2也可以包括四个沿旋转轴22同步转动探头晶体21，从而增加扫描范围，但不以此为限。图4是本实用新型的多探头的断层成像装置中第三种探头组件的示意图。如图4所示，本实用新型的探头组件2也可以包括五个沿旋转轴22同步转动探头晶体21，从而进一步增加扫描范围，但不以此为限。

本实用新型提供了一种全新SPECT探头设计方案，由具有半导体探测材料的探头晶体21依次竖直排列，探头晶体21周围有刚性结构进行固定，以确定其位置紧固不变。从而充分满足探头纵向视野，为实现对患者心脏等小脏器的包裹，单个探头晶体21的设计应当满足能够有足够的纵向视野，所以单个探头组件2的纵向视野应当大于心脏的大小，而通常心脏的大小为120-150mm左右，所以探头晶体21的数量在纵向上应满足心脏的扫描需求，且探头晶体21的尺寸不能过大，而当探头晶体21过大时，在扫描心脏的过程中，会过多的采集到其他脏器例如肝脏的信息，肝脏的信息是心脏采集过程中的重大干扰项目，所以为了减少肝脏的干扰，应当尽量减少在采集过程中，对肝脏信息的获取。

所以应当在满足心脏大小范围的情况下尽可能的缩减探头组件2的纵向视野，单个新型晶体尺寸可在4*5cm或其他定制尺寸(以4*5为例)，当竖向排列为3块探头晶体21时(参见图2)，竖向视野(Z轴)为15cm左右，15cm为常规心脏的最大尺寸15cm，12cm高于常规心脏最小尺寸12cm。但要同时考虑边缘和视野等问题，故当竖向排列3块CZT晶体时不满足实际脏采集需求。当竖向排列为4块晶体时，竖向视野(Z轴)为20cm左右，20cm＞常规心脏的最大尺寸15cm，20cm＞常规心脏的最小尺寸12cm。此时探测柱的排列，满足常规心脏的采集需求，即使当遇到一些不常见的大心脏患者，也可基本满足心脏采集要求。综上所述，探头的多种排列方式的设计可选定为4块探头晶体21纵向排列的设计。其中，英文缩写CZT是指碲锌镉，英文名称cadmium zinc telluride，CdZnTe，简写为CZT。CZT晶体是宽禁带II-VI族化合物半导体，可以看作是CdTe和ZnTe固溶而成。随着Zn加入量的不同，熔点在1092到1295摄氏度之间变化。CZT晶体被广泛用作红外探测器HgCdTe的外延衬底和室温核辐射探测器等。

探头横向视野(X轴)满足(CZT晶体横向排列个数)在确认探测柱纵向视野四块探头晶体21排列的确认后，确认探测柱需要几列晶体来进行横向视野的扫描，考虑到结构的精简化，以及扫描信息的获取，共考虑了多种探头的横向排列情况。

由于要获得更多信息，要求在设计探头排布时候，探头的覆盖及转动扫描的覆盖视野要求能够获得尽可能多的信息，基于L型探测机架的设计下，当探测柱为三列时，探头过于庞大，导致转动不变并探头间隔过大，旋转采集时信息丢失过高，故不予考虑。探测柱一列与探测柱两列扫描视野大致相同，但由于两列探测柱的使用，使得探头整体体积变大，在相同的机架结构下，探头的旋转角度变小，所获得的有效角度信息变少。如若想获得更多的视野，则需要增大探头机架的体积。使用两列晶体排列的探头，在增大了探头体积的同时，也极大的增加了探头的重量，单个探测柱在电机驱动旋转时需要的功率会更高，如若使用步进电机，则产生的共振也会更大。两列新型晶体的排列，不仅使用了更多的晶体，而且需要使用更大的探头机架。其成本远大于一列新型晶体排列的成本。综上所述，故使用单列新型晶体排列的探测柱，最为合适。

本实用新型中通过计算CZT晶体在接收到γ光子的之后，将γ光子转化为电信号输出到晶体背后的电路板，电路板对信号进行分析转化为数字信号传输于重建工作站，对采集到的信号进行分析重建，建立图像数据。相对于现有技术，该基于新型晶体的新型SPECT探头的排列配置，充分的发挥了探头晶体21能量利用率高的特点，在缩小探头体积的前提下，能够尽最大可能的使探头贴近患者，获得更清晰的图像。

图5是本实用新型的另一种多探头的断层成像装置的示意图。如图5所示，本实用新型中的水平面板13中设有若干水平排列的探头组件2，竖向面板11中设有若干垂直排列的探头组件2，圆弧面板12中设有若干延圆弧面板12的延展轨迹L排列的探头组件2，延展轨迹L所在的圆与第一平面N、水平面板13所在的第二平面M分别正交，延展轨迹L所在的圆的圆心Q位于断层成像对象的中轴线或断层成像对象的轴对称中心线。而且，水平面板13中探头组件2的数量大于竖向面板11中探头组件2的数量。竖向面板11中探头组件2的数量大于圆弧面板12中探头组件2的数量。基于人体宽度和厚度的考虑，本实施例中，水平面板13中探头组件2的数量是4个，竖向面板11中探头组件2的数量是3个，圆弧面板12中探头组件2的数量是2个，从而更匹配人体的数据采集需求。

综上，本实用新型的多探头的断层成像装置能够在缩小探头体积的前提下，能够尽最大可能的使探头贴近患者，增加有效信息，从而获得更清晰的图像。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种多探头的断层成像装置，其特征在于，包括：

一竖向面板(11)；

一水平面板(13)，垂直于所述竖向面板(11)，所述竖向面板(11)和水平面板(13)均平行于第一方向；

一圆弧面板(12)，所述圆弧面板(12)的两侧分别连接所述竖向面板(11)的一侧和所述水平面板(13)的一侧，在所述竖向面板(11)、水平面板(13)和圆弧面板(12)分别设有至少一延所述第一方向延展的探头组件(2)，所述探头组件(2)包括若干延所述第一方向直线排列的探头晶体(21)，所述探头组件(2)延沿一平行于所述第一方向的旋转轴(22)自转。

2.如权利要求1所述的多探头的断层成像装置，其特征在于，同一所述探头组件(2)的探头晶体(21)均沿所述旋转轴(22)同步转动。

3.如权利要求1所述的多探头的断层成像装置，其特征在于，位于所述圆弧面板(12)中的探头组件(2)的旋转轴到断层成像对象的第一距离小于所述竖向面板(11)所在的第一平面和水平面板(13)所在的第二平面的交线到断层成像对象的第二距离。

4.如权利要求1所述的多探头的断层成像装置，其特征在于，每个所述探头晶体(21)的平行于所述第一方向的长度范围是3cm至5cm，垂直于所述第一方向的宽度范围是4cm至6cm。

5.如权利要求4所述的多探头的断层成像装置，其特征在于，所述探头组件(2)包括n个延所述第一方向直线排列且相互间隔的探头晶体(21)，n大于等于3。

6.如权利要求1所述的多探头的断层成像装置，其特征在于，所述水平面板(13)中设有若干水平排列的探头组件(2)。

7.如权利要求6所述的多探头的断层成像装置，其特征在于，所述竖向面板(11)中设有若干垂直排列的探头组件(2)。

8.如权利要求7所述的多探头的断层成像装置，其特征在于，所述圆弧面板(12)中设有若干延所述圆弧面板(12)的延展轨迹排列的探头组件(2)。

9.如权利要求8所述的多探头的断层成像装置，其特征在于，所述水平面板(13)中探头组件(2)的数量大于所述竖向面板(11)中探头组件(2)的数量。

10.如权利要求9所述的多探头的断层成像装置，其特征在于，所述竖向面板(11)中探头组件(2)的数量大于所述圆弧面板(12)中探头组件(2)的数量。