专利名称：核医学影像诊断设备运动扫描系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种核医学影像诊断设备运动扫描系统，更具体的说，本实用新型可以 理想地应用于单光子发射计算机断层扫描装置(下文称为"SPECT")。
背景技术：
SPECT系统是通过探测注射入人体内的放射性药物在体内的分布情况而诊断人体器官功 能的仪器。采集前首先把标记了示踪性的放射物质的药物注入人体内，这种药物会被特定的 器官(如心肌、肝脏等)吸收，放射物质所放射出来的Y光子通过准直器的准直后被探测器 系统探测到，探测器将产生的信号输送到后续的处理系统，信号经过电脑软件处理后得到药 物在特定器官内的分布图像，通过分布图像可以诊断出此器官的功能代谢情况。
现有技术中，常见的SPECT是由一个垂直放置的圆环大齿轮上安装有探头的主机架，以 及沿水平方向深入机架的病床组成。其主机架通常安装有一个或者多个探头。诊断床需要经 过严格的承重测试，以保证平躺在床上的体重较重的患者的安全，床板不能对从患者体内发 射出的射线有较大的衰减， 一般用衰减较小的碳纤维板或者较薄的铝板，否则图像的重建处 理结果会有较严重的伪影。
目前市场上还存在坐姿进行断层图像采集的SPECT系统， 一类是受检者坐着不动，个 或多个探头安装在固定的圆形(或者弧形)导轨上，探头沿圆形(弧形)导轨运动实现断层 图像采集； 一类是探头保持在固定位置，受检者坐在座椅上，该座椅按照断层图像采集要求 进行旋转，从而实现受检者相对于探头的旋转运动，实现断层图像采集。 发明内容
本实用新型提供了另一种不同于背景技术的、占地面积小、结构紧凑、无需诊断床的小 型SPECT，它可以实现甲状腺、心脏等小脏器的平面断层图像的采集处理。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是该运动扫描系统包括探头、悬臂、旋 转臂和机架。悬臂的一端连接探头，另一端连接旋转臂，旋转臂的另一端连接机架。探头、 悬臂和旋转臂的运动轨迹处于同一水平面上，探头可围绕穿过探头中心且垂直于水平面的旋 转轴旋转，悬臂可围绕另一条垂直于水平面的旋转轴旋转，旋转臂可围绕机架所在的纵轴旋 转，各旋转运动相互独立，通过对各旋转运动的控制，实现三轴联动，使探头以一定半径做 圆轨迹或椭圆轨迹运动，人坐在椅子上即可完成数据采集扫描。
其中，探头可以是一个，也可以是呈一定角度比如9(T的两个探头，也可以是呈一定排 列规则的三个探头。
为了使探头更好的对准并贴近要诊断的脏器，机架还可以自由升降，机架的升降由升降 电机控制。
此系统在探头静止的状态下也可以采集平面图像。
通过本技术方案，实现了图像采集质量和背景技术相当而方案不同的运动扫描系统，即 与通常躺在诊断床上采集的方式相比，是另外一种可以采用的方式；与现有的坐姿方式相比， 不用轨道、整机可以灵活移动。
图1是运动扫描系统的机构简图。
图2 图12是运动扫描系统以200mm为半径，做半圆周扫描运动的俯视图，运动轨迹为 一个半圆。
图2是采集角度为-9(T时的位置示意图。 图3是釆集角度为-72°时的位置示意图。 图4是采集角度为-54°时的位置示意图。 图5是采集角度为-36°时的位置示意图。 图6是采集角度为-18°时的位置示意图。图7是采集角度为0。时的位置示意图。 图8是采集角度为18°时的位置示意图。 图9是采集角度为36。时的位置示意图。 图10是采集角度为54。时的位置示意图。 图11是采集角度为72。时的位置示意图。 图12是采集角度为9(T时的位置示意图。
图13 图23是运动扫描系统在300mm 400mm的半径范围内做小椭圆扫描运动的俯视图， 运动轨迹为半个椭圆。
图13是采集角度为-90°时的位置示意图。 图14是采集角度为-72°时的位置示意图。 图15是采集角度为-54°时的位置示意图。 图16是采集角度为-36°时的位置示意图。 图17是采集角度为-18°时的位置示意图。 图18是采集角度为0°时的位置示意图。 图19是采集角度为18。时的位置示意图。 图20是采集角度为36。时的位置示意图。 图21是采集角度为54°时的位置示意图。 图22是采集角度为72。时的位置示意图。 图23是采集角度为90°时的位置示意图。
图24 图34是运动扫描系统在458mm 1100mm的半径范围内做大椭圆扫描运动的俯视 图，运动轨迹为半个椭圆。
图24是采集角度为-90°时的位置示意图。
图25是采集角度为-72°时的位置示意图。
图26是采集角度为-54°时的位置示意图。
图27是采集角度为-36°时的位置示意图。
图28是采集角度为-18°时的位置示意图。
图29是采集角度为(T吋的位置示意图。
图30是采集角度为18。时的位置示意图。
图31是采集角度为36。时的位置示意图。
图32是釆集角度为54°时的位置示意图。
图33是采集角度为72。时的位置示意图。
图34是采集角度为9(T时的位置示意图。
具体实施方式
下面参照图1具体说明运动扫描系统的运动方式。在如图所示的OJYZ坐标系内，患者 坐在探头前，O点为患者待测的脏器，探头l、悬臂2和旋转臂3的运动轨迹处于同一水平面 (WY上，机架4处于Z方向上。悬臂2的一端连接探头1，另一端连接旋转臂3，旋转臂3的 另一端连接机架4，其中，探头l、悬臂2和旋转臂3的运动轨迹处于同一水平面上，探头l 可围绕旋转轴axl旋转，旋转轴axl穿过探头l中心且垂直于水平面，悬臂2可围绕另一条 垂直于水平面的旋转轴ax2旋转，旋转臂3可围绕机架4所在的纵轴ax3旋转，各旋转运动 的驱动系统是相互独立的，通过对各旋转运动的控制，实现三轴联动，使探头1能以一定旋 转半径L做圆轨迹或椭圆轨迹运动，如图由A点经B点到C点。旋转半径L为旋转轴axl到 待测脏器0的最短垂直距离，它可以在一定范围内变化。为了使探头1更贴近待测脏器0， 可以通过控制升降电机调节机架4的升降高度。在检测过程中，探头1围绕待测脏器0沿图 示ABC轨迹圆弧旋转所需角度，旋转过程中，探头1面的法向始终指向待测脏器O，进而完 成对待测脏器O的检测。
图2 图34是在图1的基础上分三个例子说明本运动扫描系统的运动过程，图示中所有标注的定义都是一致的，其中l表示探头；2表示悬臂；3表示旋转臂；0为待测脏器；L为
旋转半径；a为旋转臂3与旋转臂3终端到待测脏器0所在直线的夹角，以旋转臂3为基准， 向旋转臂3方向看逆时针方向a值为正；P为悬臂2与旋转臂3延长线的夹角，以悬臂2 为基准，向悬臂2方向看逆时针方向e值为正；Y为探头中心到待测脏器O所在直线与悬 臂2延长线的夹角，以探头中心到待测脏器O所在直线为基准，向该基准看逆时针方向y值 为正；采集角度6为探头1中心到待测脏器0所在的直线与旋转臂3终端到待测脏器0所在 直线的夹角，以探头l中心到待测脏器O所在的直线为基准，向此基准看逆时针方向e值为 正。
图2 图12为实施例一，运动扫描系统以200國为半径，做圆周扫描运动。悬臂2长500咖， 旋转臂3长600mm，运动扫描系统的采集角度6从-90°运动到90°完成采集扫描运动。
图2采集角度9为-90° ，旋转半径L为200. Omm， a为31. 3° ， P为-44. 2° ， y为 -77. 1° 。
图3采集角度0为-72° ，旋转半径L为200. 0誦，a为38.1° ， 0为-59. 3° ， y为 -50.9° 。
图4采集角度9为-54° ，旋转半径L为200. 0隱，a为42.2° ， P为-71. 0° ， Y为 -25.2° 。
图5采集角度0为-36° ，旋转半径L为200. Omm， a为42. 5° , P为-79. 8° ，探头 中心到待测脏器0所在直线与悬臂2延长线重合。
图6采集角度0为-18° ，旋转半径L为200. Omm， a为42.2° ， P为-85. 3° ， y为 25.0° 。
图7采集角度为0。，探头中心到待测脏器0所在的直线与旋转臂3终端到待测脏器0 所在的直线重合，旋转半径L为200. Oram, a为38. 6° ， P为-87. 1° ， Y为48. 5° 。
图8采集角度0为18° ，旋转半径L为200. Omm， a为33.5' ， P为-85. 3° ， y为 69.8° 。
图9采集角度0为36° ，旋转半径L为200. Ornm， a为27. 6° ， P为-79.8° ， y为 88.2° 。
图10采集角度0为54° ，旋转半径L为200. Omm， a为21. 4° ， P为-71. 0° ， Y为 103. 60 。
图ll采集角度e为72° ，旋转半径L为200.0mm, a为15.2° , P为-59. 3° ， Y为 116.1。。
图12采集角度9为90° ，旋转半径L为200. 0画，a为8.7° ， P为-44. 2° ， y为 125.5° 。
图13 图23为实施例二，运动扫描系统在300mm 400mm半径范围内，做椭圆扫描运动。 悬臂2长500mm，旋转臂3长600mm，运动扫描系统的采集角度0从-90°运动到90°完成 采集扫描运动。
a为11. 1。
图13采集角度0为-90° -124.7° 。
图14采集角度9为-72° -127.6° 。
图15釆集角度9为-54° -118.6° 。
图16采集角度e为-36° -102.5° 。
图17采集角度e为-18°
旋转半径L为400. 0誦， 旋转半径L为385. 9mm， 旋转半径L为355. lmm， 旋转半径L为325. 6mm， 旋转半径L为306. 5mm，
a为-4. 4° a为-15. 9° a为-26. 4° a为-36. 0°
0为23. 6° 0为60.0° 0为80. 5° P为92. 9° 0为99. 5°
Y为 Y为 Y为 Y为
Y为
-81.5° 。
图18采集角度为0。，探头中心到待测脏器0所在的直线与旋转臂3终端到待测脏器0
5旋转半径L为325. 6mm， 旋转半径L为355. l咖， 旋转半径L为385. 9ran， 旋转半径L为400. 0mm,
,P为101. 5' a为-51.2° ,
a为-55. 6° ,
a为-55. 8° ,
a为-49. 6° ，
a为-32. 5° ,
，y为-57. 1° 。 P为99. 5° ， y为
0为92. 9。 P为80. 5° 0为60.0° P为23. 6°
y为 y为 y为 y为
'1100mm半径范围内，做椭圆扫描运
所在的直线重合，旋转半径L为300. 0mm， a为_44. 4° 图19采集角度6为18° ，旋转半径L为306. 5咖， -81.5° 。
图20采集角度6为36° -1.4° 。
图21采集角度6为54° 29.3° 。
图22采集角度0为72° 61.6° 。
图23采集角度9为90° 98.9° 。
图24 图34为实施例三，运动扫描系统在458mnr 动。悬臂2长500,，旋转臂3长600咖，运动扫描系统的采集角度9从-90°运动到90° 完成采集扫描运动。
，悬臂2和旋转臂3
P为-57.4° ， y为
P为-85. 5° ， y为
6为-114.3° ， y
,0为-148.8° ， y 为9.6。。
图29采集角度为0。，探头中心到待测脏器0所在的直线与旋转臂3终端到待测脏器0 所在的直线重合，并与悬臂2和旋转臂3共线，旋转半径L为llOO.Omm，旋转臂3与旋转臂 3终端到待测脏器0所在直线的夹角为-180. 0° ，悬臂2与旋转臂3延长线的夹角为180. 0 ° ，探头中心到待测脏器0所在直线与悬臂2延长线的夹角为0.(T 。
图30采集角度fl为18° ，旋转半径L为912.0mm， a为-121. 2C 为-9.6° 。
图31采集角度6为36。 为12.1° 。
图32采集角度0为54° 39.2° 。
图33采集角度9为72° 68.5° 。
图34采集角度6为90° 共线，y为114.6° 。
上述所有实施例的探头l并不局限于一个，还可以是成任意角度如9(T的两个探头，也 可以是呈一定排列规则的三个探头。
本领域的技术人员应当理解，虽然上述内容是对本方案做出的具体举例，但本实用新型 并不限于这些实施方案，在不脱离所附权力要求范围和本方案构思的基础上，实施例还可以 具有多种改变和改型。
图24采集角度e为-90。，旋转半径L为458. 3mm，a为24. 6。
共线，y为-114. 6°
图25采集角度8为-72°，旋转半径L为477. 5mm，a为53.9° ，
-68.5° 。
图26采集角度9为-54°，旋转半径L为542. lmm，a为70. 7° ，
-39.2° 。
图27采集角度0为-36。，旋转半径L为676. 3mm，a为90. 4°
为-12. r 。
图28采集角度9为-18。，旋转半径L为912.0,，a为121. 2。
旋转半径L为676. 3咖，a为-90. 4° 旋转半径L为542. lmm， a为_70. 7° , 旋转半径L为477. 5mm， a为-53. 9° ,
旋转半径L为458. 3mm, a为-24. 6°
P为148. 8° ， y P为114.3° ， y P为85. 5° ， y为 曰为57.4° ， y为
,悬臂2与旋转臂权利要求1.一种核医学影像诊断设备的运动扫描系统，包括探头(1)、悬臂(2)、旋转臂(3)和机架(4)，悬臂(2)的一端连接探头(1)，另一端连接旋转臂(3)，旋转臂(3)的另一端连接机架(4)，其特征在于探头(1)、悬臂(2)和旋转臂(3)的运动轨迹处于同一水平面上，探头(1)可围绕垂直于水平面的旋转轴(ax1)旋转，悬臂(2)可围绕另一条垂直于水平面的旋转轴(ax2)旋转，旋转臂(3)可围绕机架(4)所在的纵轴(ax3)旋转。
2. 根据权利要求1所述的运动扫描系统，其特征在于探头(1)、悬臂(2)和旋转臂(3)的 旋转运动相互独立，分别由各自的电机驱动。
3. 根据权利要求1所述的运动扫描系统，其特征在于探头(1)至少有一个。
4. 根据权利要求1所述的运动扫描系统，其特征在于机架(4)可以自由升降。
5. 根据权利要求1所述的运动扫描系统，其特征在于探头(1)围绕的旋转轴(axl)到患者 待测脏器处的最短距离在200mm 1100mm内变化。
6. 根据权利要求1所述的运动扫描系统，其特征在于探头(1)围绕待测脏器(0)做圆周轨 迹运动。
7. ffi据权利要求1所述的运动扫描系统，其特征在于探头(1)围绕待测脏器(0)做椭圆轨 迹运动。
专利摘要核医学影像诊断设备运动扫描系统，属于核医学影像诊断设备应用领域。患者坐在椅子上即可完成扫描检测，不同于现有的采集方式，不用轨道，整机可以移动。系统包括探头(1)、悬臂(2)、旋转臂(3)和机架(4)，其中，探头(1)围绕垂直于水平面的旋转轴(ax1)旋转，悬臂(2)围绕另一条垂直于水平面的旋转轴(ax2)旋转，旋转臂(3)围绕机架(4)所在的纵轴(ax3)旋转，各旋转运动相互独立，通过对各旋转运动的控制，实现三轴联动，使探头(1)能够沿一定轨迹做曲线运动。本实用新型特别适用于单光子发射计算机断层扫描装置(SPECT)。
文档编号A61B6/03GK201350068SQ20092010490
公开日2009年11月25日 申请日期2009年1月8日 优先权日2009年1月8日
发明者李福贵, 李高峰, 杨庆坤, 王光祺 申请人:北京滨松光子技术股份有限公司