TWM593548U - 腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置 - Google Patents

Abstract

一種腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置，包括複數個掃描組件以及準直筒。複數個掃描組件環形配置成環形掃描結構。準直筒設置於環形掃描結構之內。準直筒包括複數個主要針孔準直器。複數個主要針孔準直器的數量等於複數個掃描組件的數量，且主要針孔準直器的位置對應至掃描組件中的位置。

Description

腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置

本創作是有關於一種腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置。

傳統核醫掃描技術是對於一個立體影像只能從各個不同的角度去掃描，而僅僅表現出其平面影像，平面掃描影像是一種二度空間影像表現。對於較深度方面器官的變化也是藉由各個不同角度方面的掃描而獲取其資料，但易受到周遭背景值的影響，使斷層掃描應運而生。斷層掃描技術解決了平面掃描影像前後重疊的缺失。所謂的斷層掃描即是攝影機繞著病人作180度或360度旋轉的技術。斷層掃描包括橫斷面與縱斷面、甚至於任意角度的斷面，掃描若是以單光子放射為其工具，如Tc-99m，就稱為單光子放射電腦斷層掃描(Single-photon Emission Computed Tomography，SPECT)。

由於分子影像(molecular imaging)中的單光子放射電腦斷層掃描所使用的同位素具有半衰期較長，不需要加速器、即時生產之優點，因此在使用上較為普及。目前的高解析度單光子放射電腦斷層掃描係使用針孔準直器(pinhole collimator)，由於原子序與密度越高之物質能吸收越多的放射線，一般來說，針孔準直器都是利用高原子序及高密度之物質所製成，因此不僅昂貴且製作費時。此外，由於單光子放射電腦斷層掃描時需要旋轉待測物或是將針孔準直器(pinhole collimator)與偵檢器(detector)對著待測物旋轉，以擷取180度之投影數據(projection data)，當針孔準直器對著待測物旋轉時，由於相當笨重，很容易因機械製作不夠精準而在影像上產生假影。

因此，如何改良並能提供一種『腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置』來避免上述所遭遇到的問題，係業界所待解決之課題。

本創作提供一種腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置，降低儀器設備占用空間、達到快速掃描的目的，並可解決製作成本較高的問題。

本創作的一實施例提出一種腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置，包括複數個掃描組件以及一準直筒。這些掃描組件環形配置成一環形掃描結構。準直筒設置於環形掃描結構之內，準直筒包括複數個主要針孔準直器，其中複數個主要針孔準直器的數量等於複數個掃描組件的數量，且各主要針孔準直器的位置分別對應至各掃描組件中的一第一位置。

在本創作之一實施例中，上述主要針孔準直器包括一孔洞、一第一斜角結構與一第二斜角結構，孔洞連通第一斜角結構與該第二斜角結構之間。

在本創作之一實施例中，上述準直筒更包括複數個次要針孔準直器，各次要針孔準直器包括一第一次要針孔準直器與一第二次要針孔準直器，第一次要針孔準直器的位置對應至環形掃描結構中相鄰兩個掃描組件之間的一交接線的一第二位置，第二次要針孔準直器的位置對應至環形掃描結構中相鄰兩個掃描組件之間的交接線的一第三位置，第二位置與第三位置分別為交接線的相對兩端。

在本創作之一實施例中，上述次要針孔準直器包括一孔洞、一第一斜角結構與一第二斜角結構，孔洞連通第一斜角結構與該第二斜角結構之間。

在本創作之一實施例中，上述腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置，更包括一連接件，各掃描組件與準直筒分別連接於連接件。

在本創作之一實施例中，上述連接件包括一中空盤體，準直筒可轉動地連接於中空盤體，使得準直筒能相對於環形掃描結構轉動。

在本創作之一實施例中，上述連接件包括一環形底座，各掃描組件分別固定至環形底座。

在本創作之一實施例中，上述各掃描組件分別由複數個成像偵檢器構成。

基於上述，在本創作所提出的之腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置中，藉由複數個掃描組件環形配置成一環型掃描結構，並可直接套裝在人腦上，即可做到環繞全腦之影像，而無需如習用技術繞180度或90度旋轉的方式。

再者，本創作藉由複數個掃描組件與準直筒所組成的腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置，無須使用大型旋轉機具，且無須使人平躺而需要一長形檢測床，故藉此可降低儀器設備占用空間，並可降低製作成本，且可在一檢測室內置放多組此種腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置，提升檢測與使用效率。

為讓本創作能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

以下結合附圖和實施例，對本創作的具體實施方式作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本創作的技術方案，而不能以此限制本創作的保護範圍。

第1圖為本創作之腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置的示意圖。第2圖為本創作之腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置的俯視圖。第3圖為本創作之主要針孔準直器的示意圖。請參閱第1圖至第3圖。本實施例的腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置(brain-dedicated single photon emission computed tomography scanner)100用於掃描一大腦，腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置100包括複數個掃描組件110以及一準直筒120。這些掃描組件110環形配置成一環形掃描結構M，準直筒120設置於環形掃描結構M之內，即本實施例是在此環形掃瞄結構M之內配置準直筒120。

在本實施例中，掃描組件110由複數個成像偵檢器(imaging detector)構成，成像偵檢器具備有1.0 mm至1.3 mm之固有解析能力(intrinsic resolution)。舉例而言，複數個成像偵檢器的數量例如為四個，其為第一成像偵檢器111、第二成像偵檢器112、第三成像偵檢器113以及第四成像偵檢器114，其中第一成像偵檢器111之下方連接第二成像偵檢器112，第一成像偵檢器111相鄰接第三成像偵檢器113，且第三成像偵檢器113之下方連接第四成像偵檢器114，第四成像偵檢器114相鄰接第二成像偵檢器112，其形成如第1圖所示的堆疊配置，並如第2圖以圓心O為中心將每個掃描組件110圍繞準直筒120之環形掃瞄結構M。

在本實施例中，準直筒120為以圓心O為中心之一中空圓柱，其內可套用人腦。準直筒120之內表面的直徑D1應大於待測物(如大腦)之110%，使成像視野大於待測物(如大腦)，且投影放大倍率應大於0.45。在一實施例中，環形掃描結構M之環形表面的直徑D2約為475 mm，準直筒120之內表面的直徑D1約為320 mm，焦距F約為77 mm、則放大倍率為0.49且成像視野可達直徑210 mm。

詳細而言，準直筒120包括一本體122與複數個主要針孔準直器124，其中主要針孔準直器124用以準直化投影至掃描組件110的光束，主要針孔準直器124可如第3圖所示包括一針孔PA、一第一斜角結構124a與一第二斜角結構124b，其中針孔PA連通第一斜角結構124a與第二斜角結構124b之間，針孔PA的直徑為1.1 mm，第一斜角結構124a係由主要針孔準直器124的第一表面T1穿孔形成，且為一漸縮結構，即由第一斜角結構124a之最外圍端至針孔PA的尺寸逐漸縮小，第一斜角結構124a的接收角度(reception angle)RA約為63.8度。另一方面，第二斜角結構124a係由主要針孔準直器124的第二表面T2穿孔形成，且為一漸縮結構，即由第二斜角結構124b之最外圍端至針孔PA的尺寸逐漸縮小。由於準直筒120之本體122與針孔準直器124、次要針孔準直器126皆以如鎢、鉛等厚重金屬製成，且具相當厚度，準直筒120之本體122具有5 mm以上厚度，針孔準直器124、次要針孔準直器126則具有8 mm以上厚度，將阻擋大部分來自目標區域(準直筒120之內表面至圓心O之區域)的伽瑪射線(或γ射線)進入掃描組件110，僅容許通過複述個針孔PA的伽瑪射線(或γ射線)進入掃描組件110，形成複述個伽瑪投影影像，如第4圖中的成像範圍OA與第5圖中的輔助成像範圍OB1、OB2、OC1、OC2，其原理與光學針孔攝影機相同，僅是適用範圍由可見光換成為伽瑪射線。

在本實施例中，主要針孔準直器124的數量等於複數個掃描組件110的數量，且各主要針孔準直器124的位置分別對應至各掃描組件110中的一第一位置P1。舉例而言，以第1圖為例，掃描組件110的數量為15個，主要針孔準直器124的數量也為15個，且第一位置P1為掃描組件110的中心位置，也就是，第一成像偵檢器111、第二成像偵檢器112、第三成像偵檢器113以及第四成像偵檢器114之間相連接之一內部中心位置，如第4圖所示，此處好處在於主要針孔準直器124投射之成像範圍OA均可被掃描組件110中的多個成像偵檢器(如第一成像偵檢器111、第二成像偵檢器112、第三成像偵檢器113以及第四成像偵檢器114)所涵蓋。

在另一實施例中，準直筒120更包括複數個次要針孔準直器126，次要針孔準直器126的位置對應至環形掃描結構M的次要位置P2。詳細而言，各次要針孔準直器126包括一第一次要針孔準直器126a與一第二次要針孔準直器126b，第一次要針孔準直器126a的位置對應至環形掃描結構M中相鄰兩個掃描組件110之間的一交接線L的一第二位置P22；第二次要針孔準直器126b的位置對應至環形掃描結構M中相鄰兩個掃描組件110之間的交接線的一第三位置P24，第二位置P22與第三位置P24構成次要位置P2，且第二位置P22與第三位置P24分別為交接線L1的相對兩端。於交接線L1與環形掃描結構M中掃描組件110上、下緣交點正交投射至準直筒120外表面處，分別各配置第一次要針孔準直器126a與第二次要針孔準直器126b。此外，次要針孔準直器126包括一針孔、一第一斜角結構與一第二斜角結構，其中針孔連通第一斜角結構與第二斜角結構之間(即次要針孔準直器126如第3圖所示主要針孔準直器124的配置，故不重複贅述)。

在另一實施例中，配合一實施例的主要針孔準直器124的數量為15個，則次要針孔準直器126的數量為30個，30個次要針孔準直器126分別與主要針孔準直器124交錯，又形成30個投影取樣角度，投射影像範圍如第5圖所示，其中掃描組件110A左右分別相連接於掃描組件110B與掃描組件110C，第一位置P1被主要針孔準直器124投射之影像可涵蓋在成像範圍OA中，而第二位置P22被第一次要針孔準直器126a投射之影像可涵蓋在輔助成像範圍OB1、OC1中；第三位置P24被第二次要針孔準直器126b投射之影像可涵蓋在輔助成像範圍OB2、OC2中，其中、輔助成像範圍OC1中的補充投射範圍G1、輔助成像範圍OC2中的補充投射範圍G2、輔助成像範圍OB1中的補充投射範圍G3以及輔助成像範圍OB2中的補充投射範圍G4分別可擴充至掃描組件110A原本未能涵蓋之投射影像範圍，藉此增強此掃描組件之110掃描探頭的感測靈敏性能。在一實施例中，次要針孔準直器126之輔助成像範圍OB1、OB2、OC1、OC2與主要針孔準直器124之成像範圍OA的重疊部分V1、V2、V3、V4，則可在影像重建計算時另行處理解析。

在本實施例中，請復參閱第1圖與第2圖，腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置100更包括一連接件130。各掃描組件110與準直筒120分別連接於連接件130。詳細而言，連接件130包括一環形底座132、多個連接支架134與一中空盤體136，其中中空盤體136設置於環形底座132之內部，且利用多個連接支架134連接於中空盤體136與環形底座132。各掃描組件110分別固定至環形底座132，準直筒120設置於中空盤體136之上。

在進一步實施例中，準直筒120可轉動地連接於中空盤體136，使得準直筒120能相對於環形掃描結構M轉動。由於這些掃描組件110環形配置成之環型掃描結構M為一連續影像空間，而複數個準直器(如主要針孔準直器124或次要針孔準直器126)配置於準直筒120上為一獨立組件，故可藉由旋轉準直筒120多個小角度來增加取樣角度，提升影像性能與影像品質。在一實施例中，環形掃描結構M僅有15個主要針孔準直器124，可選擇轉動三個角度(例如：0度、8度、16度)，使得這一組掃描之取樣角度由15個增加為45個。在另一實施例中，環形掃描結構M僅有15個主要針孔準直器124，轉動四個角度(例如0度、6度、12度、18度)，使得這一組掃描之取樣角度由15個增加為60個。需說明的是，上述掃描組件110本身是靜止的，降低機械動作的誤差並減少掃描時間。

在其他實施例中，30個次要針孔準直器126與主要針孔準直器124交錯，若再配合上述的準直筒120之小角度轉動，則可額外再形成45個或60個額外的投影取樣角度，與主要針孔準直器124的投影結合，則一次掃描可取得多達90至120個不同角度的取樣投影，大幅提升影像性能(解析度、靈敏度)與品質(對比度、訊躁比)。

綜上所述，在本創作之腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置中，藉由複數個掃描組件環形配置成一環型掃描結構，並可直接套裝在人腦上，即可做到環繞全腦之影像，而無需如習用技術繞180度或90度旋轉的方式。

再者，本創作藉由複數個掃描組件與準直筒所組成的腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置，無須使用大型旋轉機具，且無須使人平躺而需要一長形檢測床，故藉此可降低儀器設備占用空間，並可降低製作成本，且可在一檢測室內置放多組此種腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置，提升檢測與使用效率。

此外，即使是小角度轉動增加取樣角度，也僅限於準直筒，掃描組件本身是靜止的，降低機械動作的誤差並減少掃描時間；此外，靠近目標物(人腦)也使得掃描組件靈敏性能更加優良，如此將使本創作能具有快速掃描的優勢，約5~10分鐘可執行完一個人腦的掃描。

另外，本創作亦藉著上述之設計或配置(掃描組件之固有解析能力為1.3 mm)而具有優良的影像解析度性能，其約2.8 mm，靈敏性能(或偵檢效率Detection efficiency)約4x 10 ^-6cps/Bq或更高。

雖然本創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置 110:掃描組件 110A:掃描組件 110B:掃描組件 110C:掃描組件 111:第一成像偵檢器 112:第二成像偵檢器 113:第三成像偵檢器 114:第四成像偵檢器 120:準直筒 122:本體 124:主要針孔準直器 124a:第一斜角結構 124b:第二斜角結構 126:次要針孔準直器 126a:第一次要針孔準直器 126b:第二次要針孔準直器 130:連接件 132:環形底座 134:連接支架 136:中空盤體 D1:直徑 D2:直徑 F:焦距 G1:補充投射範圍 G2:補充投射範圍 G3:補充投射範圍 G4:補充投射範圍 L:交接線 M:環形掃描結構 O:圓心 OA:成像範圍 OB1:輔助成像範圍 OB2:輔助成像範圍 OC1:輔助成像範圍 OC2:輔助成像範圍 P1:第一位置 P2:次要位置 P22:第二位置 P24:第三位置 PA:針孔 RA:接收角度 T1:第一表面 T2:第二表面 V1、V2、V3、V4:重疊部分

第1圖為本創作之腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置的示意圖。 第2圖為本創作之腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置的俯視圖。 第3圖為本創作之主要針孔準直器的示意圖。 第4圖為本創作之針孔準直器的投影面積一實施例的示意圖。 第5圖為本創作之針孔準直器的投影面積另一實施例的示意圖。

100:腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置

110:掃描組件

111:第一成像偵檢器

112:第二成像偵檢器

113:第三成像偵檢器

114:第四成像偵檢器

120:準直筒

122:本體

124:主要針孔準直器

126:次要針孔準直器

126a:第一次要針孔準直器

126b:第二次要針孔準直器

130:連接件

132:環形底座

134:連接支架

136:中空盤體

L:交接線

M:環形掃描結構

P1:第一位置

P2:次要位置

P22:第二位置

P24:第三位置

Claims (8)

1. 一種腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置，包括： 複數個掃描組件，其環形配置成一環形掃描結構；以及 一準直筒，設置於該環形掃描結構之內，該準直筒包括複數個主要針孔準直器，其中該複數個主要針孔準直器的數量等於該複數個掃描組件的數量，且各該主要針孔準直器的位置分別對應至各該掃描組件中的一第一位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述的腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置，其中各該主要針孔準直器包括一孔洞、一第一斜角結構與一第二斜角結構，該孔洞連通該第一斜角結構與該第二斜角結構之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述的腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置，其中該準直筒更包括複數個次要針孔準直器，各該次要針孔準直器包括一第一次要針孔準直器與一第二次要針孔準直器，各該第一次要針孔準直器的位置對應至該環形掃描結構中相鄰兩個該掃描組件之間的一交接線的一第二位置，各該第二次要針孔準直器的位置對應至該環形掃描結構中相鄰兩個該掃描組件之間的該交接線的一第三位置，該第二位置與該第三位置分別為該交接線的相對兩端。
4. 如申請專利範圍第3項所述的腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置，其中各該次要針孔準直器包括一孔洞、一第一斜角結構與一第二斜角結構，該孔洞連通該第一斜角結構與該第二斜角結構之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述的腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置，更包括： 一連接件，其中各該掃描組件與該準直筒分別連接於該連接件。
6. 如申請專利範圍第5項所述的腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置，其中該連接件包括一中空盤體，該準直筒可轉動地連接於該中空盤體，使得該準直筒能相對於該環形掃描結構轉動。
7. 如申請專利範圍第5項所述的腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置，其中該連接件包括一環形底座，各該掃描組件分別固定至該環形底座。
8. 如申請專利範圍第1項所述的腦用單光子放射電腦斷層掃描探頭裝置，其中各該掃描組件分別由複數個成像偵檢器構成。

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