专利名称：具有集成非对称平板锥形束ct和spect系统的核医学spect-ct机的制作方法
具有集成非对称平板锥形束CT和SPECT系统的核医学
SPECT-CT机本申请具体应用于诊断成像系统中，尤其涉及锥形束计算断层摄影(CT)和单光子发射计算断层摄影(SPECT)。然而，将要认识到，所述技术也可以应用于其他成像系统、其 他医学情形或其他医学技术中。组合了核医学(NM)和X射线CT模态两者的典型商用系统设计，例如Philips Precedence,Philips Gemini,Siemens Symbia等，被配置成串联几何形式。在这种配置中， 公共患者台延伸于在轴向上由NM和CT扫描架之间的空间分开的两个成像视场(FOV)区域 之间。在其他商用系统设计中，例如在GE Hawkeye中，χ射线源和CT探测器安装在具有 NM探测器的公共扫描架上，但在轴向上仍然是分开的。其他人曾提出利用安装于公共扫描 架上的平板探测器的概念。在CT和匪探测器沿轴向位移时，在匪和CT数据采集之间存 在轴向运动和时域偏移。这提出了关于NM和CT数据采集和对准之间的对象运动的问题。已经公开了针对不对称探测器配置的重建，以使用辐射源延伸针对SPECT探测器 系统的F0V。辐射治疗系统具有集成的成像，以利用被配置为支持更大成像FOV的平板更精 确地定位肿瘤目标。此外，临床前系统曾使用不对称探测器几何性质，不对称探测器几何性 质利用了体积CT重建。在将两种不同技术组合到一起时，例如将SPECT扫描架与X射线扫描架(C臂)组 合在一起时，出现了若干难题。将这两种系统集成到一个扫描架中涉及另外的封装约束和 SPECT探测器运动，它们可能与X射线部件形成干扰。例如，一旦部署，需要对平板X射线探 测器进行精确定位并保持稳定以减少伪影。此外，希望部署在同一位置是可重复的。本申请提供了新的和改进的混合式核医学/CT系统和方法，改善了图像采集和重 建时间，具有改善患者扫描速度和质量的优点并克服了上述问题等。根据一个方面，一种混合式患者成像系统包括安装在可旋转扫描架上的至少两 个核探测器头；安装在扫描架上的X射线源；以及安装在扫描架上与X射线源相对并相对 于X射线源偏移的X射线探测器，其中X射线源的视场(FOV)和核探测器头的FOV彼此交 叠。根据另一个方面，一种混合式对象成像系统包括自动锁定延伸器臂，其由铰链销 可铰链地耦合到可旋转扫描架上的底座并包括耦合到平板X射线探测器的可延伸滑动器 板；耦合到扫描架并与X射线探测器相对的锥形束X射线源，该X射线源可以沿着研究体积 (VOI)在纵向上平行于通过扫描架的纵轴运动；以及耦合到扫描架并具有与X射线源的FOV 交叠的FOV的两个核探测器。延伸器臂绕着铰链销在与底座平齐的收起(stowed)位置和 工作位置之间旋转大约90°，在工作位置中，X射线探测器的X射线接收表面稍微从X射线 源偏移并面对X射线源。根据又一个方面，一种将平板X射线探测器锁定在收起位置和工作位置的每个中 的方法包括从耦合到扫描架上的底座的延伸器臂向外向第一位置延伸滑动器板，其中第 一运动转换器将耦合到滑动器板的滑动器的线性运动转换成旋转运动，将旋转运动应用到锁定销螺丝，以从第一接收孔撤出锁定销并从收起位置解锁探测器。该方法还包括将延伸 器臂从收起位置旋转大约90°到达工作位置，以及将滑动器板延伸到第二位置，其中第二 运动转换器将耦合到滑动器板的滑动器的线性运动转换成旋转运动，将旋转运动施加到锁 定销螺丝，以将锁定销平移到第二接收孔中并将探测器锁定在工作位置。滑动器板耦合到 X射线探测器，在处于工作位置时，X射线探测器朝向X射线源取向。根据另一个方面，一种混合式成像的方法包括绕患者托板旋转至少两个核探测器头、χ射线源和χ射线探测器，使得χ射线源和探测器的视场与核探测器头的视场重合， 以及在CT成像期间，以这样的方式收集患者VOI的截断部分，即在旋转扫描架的180°相对 旋转取向上收集VOI的相对部分的视图。根据另一个方面，一种混合式对象成像系统包括锁定延伸器臂，其由第一枢轴点 可旋转地耦合到平板X射线探测器并由第二枢轴点可旋转地耦合到可旋转扫描架；以及 耦合到扫描架并与X射线探测器相对的锥形束X射线源，所述X射线源可以沿着研究体积 (VOI)在纵向上平行于通过扫描架的纵轴移动。该系统还包括耦合到扫描架并具有与X射 线源的视场(FOV)交叠的FOV的两个核探测器。延伸器臂绕第二枢轴点在与扫描架平齐的 收起位置之间旋转大约90°，平板X射线探测器绕第二枢轴点旋转大约180°到达工作位 置，在该工作位置中，X射线探测器X射线接收表面稍微从X射线源偏移并面对X射线源。一个优点是减少了数据采集时间，即匪和CT数据采集之间的间隔。另一个优点在于固有地对准匪和CT数据和图像。另一个优点在于自动化地锁定平板X射线探测器。在阅读和理解以下详细描述的基础上，本领域的普通技术人员将理解本主题创新 的更多优点。本创新可以具体化成各种部件和部件布置，并具体化成各种步骤和步骤布置。附 图仅仅用于例示各方面，不应被视为限制本发明。
图1示出了包括诸如台或躺椅的对象支撑的成像系统，可以选择性地上下定位对 象支撑以在期望位置定位被成像或被检查的对象，例如，使研究区以纵轴为中心；图2A图解示出了集成混合式系统的前视图，集成混合式系统包括相对于扫描架 的公共旋转中心不对称地安装的两个核探测器、X射线或CT源以及平板X射线或CT探测 器；图2B图解示出了图2A的集成混合式系统的侧视图，其中两个系统之间的成像FOV 是公共的或重合的，要求患者几乎没有或没有运动，由于类似的成像平面而提供了一般配 准的图像；图2C图解示出了图2B的系统的另一侧视图，其中CT源和探测器已经沿着纵轴移 动到内缩位置；图2D图解示出了扫描架的侧视图，其中CT源沿纵向平行于通过扫描架的中央纵 向轴运动，同时发射通过VOI的X射线锥形束；图2E图解示出了系统另一实施例的侧视图，其中CT X射线源和平板探测器相对 于核探测器头处于串联配置。在这个实施例中，可以顺次(以任一种次序)使用核探测器 头以及CT源和探测器对研究体积(VOI)成像；图3是具有准直器和滤波装置的成像系统的另一实施例的图示，该成像系统用于将锥形X射线束的全部或部分引导到偏移的平板探测器；图4示出了配置成匪探测器处于90 °角的几何配置的系统，通常在核心脏病检查中使用该系统；图5示出了系统的另一实施例，其中核探测器(例如SPECT或PET)、CT源和平板 探测器可移动地安装在轨道上，轨道便于在CT和/或核扫描期间将装置定位在期望位置并 将当前不使用的运动部件移动到当前使用的部件的路径之外；图6是系统的透视图，其中平板探测器处于其工作位置，在可锁定地耦合到底座 的延伸器上向外延伸，底座将延伸器和平板探测器耦合到扫描架；图7是用于将平板探测器锁定在一个或多个位置的自动锁定机构的透视图，图示 的延伸器臂处于其延伸位置；图8示出了处于其收起位置的平板CT探测器的自动锁定机构；图9示出了处于其完全延伸位置的自动锁定机构；图10示出了在延伸器臂处于其延伸位置时自动锁定机构的铰链部分；图11是具有核探测器和辐射源的扫描架的图示，其被图示为与平板X射线探测器 相对；图12是扫描架的图示，示出了部署了平板探测器的核探测器和辐射源；图13A示出了相对于延伸器臂存储于折叠位置的平板探测器，延伸器臂也处于折 叠的收起位置；图13B示出了绕着第一枢轴点或铰链折叠或从延伸器臂向外旋转的平板探测器；图13C示出了处于完全延伸位置的平板探测器和延伸器臂，延伸器臂已经从收起 位置向外旋转到工作位置；图13D示出了处于锁定延伸位置的平板探测器和延伸器臂；图14示出了系统的实施例，可锁定延伸器臂和平板探测器组件处于延伸或工作 位置。这里描述的系统和方法涉及在单个患者成像装置中组合锥形束CT(CBCT)源与偏 移平板探测器和核成像头。利用偏移平板探测器，与完全尺寸的CT探测器相比，可以使探 测器的尺寸最小化，由此占据更少的空间并允许核成像头有更大的运动自由。核成像提供 能够用于诊断的生理过程和/或功能信息，以评估治疗的效果等。增加另一种模态，例如共 同配准的CBCT，在改善读者的临床信心方面是有用的。此外，可以使用CBCT信息校正发射 数据的衰减，改善图像的定量精确和质量。其他特征涉及锁定机构，锁定机构确保平板探测器在CBCT扫描期间保持在适当 的位置并在不使用CBCT源时收回以避开路径，例如在核成像(NM)扫描期间或系统故障时 间期间。参考图1，成像系统10包括对象支撑12，例如台或躺椅，可以选择性地上下定位对 象支撑12以在期望高度定位被成像或被检查的对象，例如以便使患者的研究体积以成像 系统的纵轴为中心。台包括托板14，托板14可以平行于通过可旋转扫描架16的纵轴移动， 从而能够将患者的研究体积(VOI)平移到成像系统的视场(FOV)，以由核探测器头18 (例 如伽马射线摄像机等)和/或由CBCT X射线源20和平板CBCT或X射线探测器22进行成 像。动力源(未示出)，例如马达，选择性地平行于纵轴驱动托板，以将VOI定位在FOV中。由工作站(未示出)接收探测到的患者图像数据(例如核和/或CT数据)，工作站包括用于进行图像重建等以产生供操作者在监视器24上观看的图像的适当硬件和软件。在外部扫描架结构28上可旋转地安装内部扫描架结构26，以进行步进或连续旋 转。随着旋转扫描架结构26的旋转，核探测器头18在接收到对象时绕着对象作为整体旋 转。可以沿径向、沿周向和横向调节探测器头以改变它们与对象的距离以及在旋转扫描架 26上的间距，以便将探测器头定位在相对于中心轴的各种角取向以及与中心轴的各种位移 的任一种。例如，提供独立的平移装置，例如马达和驱动组件，以便沿着与对象相切的方向 (例如沿着线性轨道或其他适当导轨)径向地、周向地和横向地平移探测器头。可以在二探 测器系统、三探测器系统等上实施这里描述的采用两个探测器头的实施例。类似地，还想到 了使用三倍对称性来使图示的实施例适应于三探测器系统。在一个实施例中，核探测器头是SPECT探测器头。在SPECT成像中，由在探测器头 上的每个坐标接收的辐射数据定义投影图像表示。在SPECT成像中，准直器界定接收辐射 所沿的射线。在另一个实施例中，核探测器头是正电子发射断层摄影(PET)探测器头。在PET 成像中，监测探测器头的输出以找到两个头上同时发生的辐射事件。从探测器头的位置和 取向以及接收同时发生的辐射的面上的位置，计算同时发生的事件探测点之间的响应射线 或射线(L0R)。该LOR界定辐射事件发生所沿的射线。在PET和SPECT两者中，然后将来自 探测器头的多个角取向的辐射数据重建成研究体积的体积图像表示。如下文参考图3所述，可以将CBCT源20划分成多个区域，从而例如通过采用适于 CT成像的准直器和/或轴向滤波器使得在扫描期间每次仅对视场(FOV)的一部分成像。CBCT源20绕着FOV旋转，使得CT和发射成像FOV都重合或交叠，而托板14的运 动有限或没有运动。平板辐射探测器22相对于旋转中心被置于不对称几何形状中，使得CT FOV足以对患者成像而无截断。此外，平板探测器有助于生成可以被解释为X射线照片的高 分辨率射线照相数据。于是，系统10是消除或减少核成像(例如SPECT、PET等)和CT或 其他模态图像之间的配准问题的多模态系统，因为与串联系统相比，两个成像平面之间的 位移被显著减小或消除。这也减少了对组合扫描机的空间尺寸的要求，因为不需要将患者 支撑延伸到两个独立成像系统的不同F0V。由此降低了场地准备的复杂性和成本，并有助于 现有设施中的SPECT/CT或PET/CT系统的追溯安装。利用不对称探测器几何形状，可以减小平板探测器22的尺寸以适应核探测器18 的常规运动，减轻如果使用更大CT探测器可能出现的净空(clearance)问题。此外，没有 与患者台相关联的额外成本，因为在现有SPECT或PET成像台配置上对其不要求任何变化 (例如，因为核成像FOV和CT成像FOV是重合的)。此外，可以增大CT的FOV(例如，加倍 到大约50cm或更大)，允许扫描大的患者而无截断。此外，可以用重量和安全约束限制核 探测器头的旋转速度。相反，体积CBCT采集和重建使得能够在一次旋转中实现大的轴向覆 盖。这减少了总的扫描时间并允许屏息采集，由此改善了图像质量。图2A图解示出了集成混合式系统10，集成混合系统包括两个核探测器18、X射线 或CT源20以及相对于扫描架16的公共旋转中心不对称地安装的平板X射线或CT探测器 22。示出的核探测器是180°配置，例如对于整体平面、SPECT或PET扫描协议而言。CT源 20发射非对称束，例如，可以使用射束过滤器、准直器(未示出)等生成的非对称束，将其引导到不对称对齐的CT探测器22上。可以将CT探测器移动到多个位置以生成VOI 42的交 叠FOV 40，以便生成VOI的完全CT图像。注意，在扫描架旋转了 180°时，辐射束将对VOI 的另一半成像。图2B示出了系统10的侧视图，其中两个系统之间的成像FOV是公共的或重合的， 要求患者几乎没有或没有运动，由于类似的成像平面而提供了一般配准的图像。在CT采 集期间可以将扫描架旋转360°，从而一旦对截断的相对视图(180° ) —起加权就采集到 围绕患者的整个投影数据集。可以偏移探测器22以在相对投影之间生成交叠而不丢失数 据。使探测器偏移或失准通过减少截断投影数据而减少图像伪影。然后可以使用利用诸如 Feldkamp算法的算法的重建来生成能够用于解剖定位或衰减校正的体积CT数据集。旋转 期间X射线源的运动可以实现完整的采样，改善CBCT重建。图2C示出了系统10的另一侧视图，其中向扫描架16偏移CBCT源20以便除示出 绕扫描架圆周的旋转之外还示出CT源沿通过扫描架的纵轴的运动。于是除了可以绕VOI 旋转之外，可以伸出和/或缩回CT源以扫描VOI的长度，以从多个角度和位置生成完整一 组图像数据。在扫描架的旋转运动期间，核探测器18相对于CT源和探测器保持静止，使得 所有装置都随着扫描架运动，以确保核探测器置身于CT头的FOV之外，反之亦然。图2D图解示出了扫描架16的侧视图，其中CT源20沿纵向平行于通过扫描架的 中央纵轴运动，同时发射通过VOI 42的X射线锥形束。CT源的纵向运动有助于扫描整个 VOI，而无需移动VOI，并可以在(例如，连续地或步进动作)旋转扫描架的同时进行纵向运 动，以确保在CT扫描期间不错过VOI的任何部分。此外，可以与CT源一起纵向移动探测器 22或可以保持静止。无论探测器是移动还是静止，都可以采用过滤器(未示出)来向探测 器22引导X射线束。通过这种方式，系统10减轻了可能由于不完全采样而出现的问题。图2E示出了系统10的另一侧视图，其中CT X射线源20和平板探测器22相对于 核探测器头18处于共线配置。在这个实施例中，可以顺次(以任一种次序)使用核探测器 头以及CT源和探测器对VOI成像。图3是具有准直器和滤波装置50的成像系统10的另一实施例的图示，该成像系 统用于将锥形X射线束的全部或部分引导到偏移的平板探测器。该系统包括扫描架16，扫 描架16接收托板(未示出)，当将托板插入扫描架的成像区域中时由台支撑(未示出)支 撑托板。一对核探测器18 (例如，SPECT探测器、PET探测器等)连同X射线源20和平板探 测器22 —起可移动地定位在扫描架上。X射线源包括热交换装置52，以在使用X射线源时 进行散热。此外，在VOI (未示出)和平板探测器22之间放置散射格54。散射格吸收散射 或衰减的X射线，同时让初级X射线通过，达到探测器，以便改善X射线探测。患者运动探测器56探测患者的运动，其可以触发CT和/或核成像探测器的调节 以确保患者的VOI保持在其FOV之内。例如，探测到的患者运动可以触发控制服务器58和 /或扫描架运动控制器60，以分别发起探测器18和/或CT源和探测器系统和/或患者托 板的运动，供应电源以在FOV 40中保持患者。X射线发生器62向X射线源20供电以生成X射线，以在CT扫描期间通过源发射 X射线。X射线发生器还耦合到X射线控制器64，X射线控制器64向X射线发生器发送信 号以在CT扫描期间在适当时 候产生适当强度的X射线。控制器64还耦合到命令处理器 66 (带电源)，命令处理器66从平板探测器22接收探测到的X射线信息并向其提供电力。命令处理器还耦合到扫描架和接收探测到的SPECT和CT数据的SPECT-CT采集部件68。工作站69接收采集到的数据并包括重建处理器和存储器(未示出)，用于重建VOI或患者的 CT和核图像。图4示出了配置成通常用于核心脏病检查期间的几何形状的系统10。在扫描架 上以一种方式定位CT源20，使得不妨碍核探测器18相互之间运动到90°取向，在执行心 脏病扫描时这是希望的。核探测器可以横向(沿所示取向)运动，以允许CT源发射X射线 束，在需要时由平板探测器22探测。图5示出了系统10的另一实施例，其中核探测器18(例如SPECT或PET)、CT源20 和平板探测器22可移动地安装在轨道上，轨道辅助在CT和/或核扫描期间将装置定位在 期望位置。将核探测器头安装到沿圆形路径移动的框架。核探测器沿着框架截面平移，框架 截面彼此靠近和远离，以在相对于扫描架16的受控复合路径中移动探测器头。X射线源和 探测器绕着扫描架在圆形路径上运动并通过可收缩臂附着于其上，可收缩臂沿着垂直于核 探测器和通过扫描架的中心轴的框架截面移动(例如，在图5的旋转取向中上下移动)。在 可收缩延伸器臂打开时，利用其运动自动锁定该臂，以将X射线探测器锁定在期望位置(在 图5中被视为处于收起或折叠位置)。在一个实施例中，平板探测器附着于线性滑动器臂， 该臂允许探测器折叠和打开。该臂附着于沿圆形路径运动的梁且包括自动机械锁。通过这 种方式，系统10缓解了对手工锁定探测器22的需要。图6是系统10的透视图，其中平板探测器22处于其工作位置，在可锁定地耦合到 底座72的延伸器臂臂70上向外延伸，底座将延伸器臂臂和平板探测器耦合到扫描架16。CT 源20跨过FOV向平板探测器发射X射线束，同时将核探测器18定位在不碍事的位置(例 如，离开该侧面)。在图示的视图中，延伸器臂从页面向外延伸。图7是用于将平板探测器锁定在一个或多个位置的自动锁定机构80的透视图，图 示的延伸器臂72处于其延伸位置。该机构包括底座70，延伸器臂72在铰链布置中耦合到 底座70上。延伸器包括具有多个可延伸滑动器84的滑动器板82，在被延伸时，滑动器板沿 着滑动器移动。至少一个滑动器84耦合到运动转换器86，运动转换器将滑动器的线性运 动转换成旋转运动。在一个实施例中，运动转换器是由滑动器内部的齿条齿轮系统(未示 出)转动的齿轮，使得在延伸滑动器时，齿轮沿第一方向旋转，在收回滑动器时，齿轮沿相 反方向旋转。底座70和延伸器臂72之间的铰链耦合包括销90，销90通过延伸器臂的上下部分 末端并通过多个铰链段92延伸。齿轮与锁定销螺丝88机械接触，在齿轮沿第一方向旋转 时，令锁定销螺丝转动并伸出锁定销94。在探测器完全延伸时，锁定销被孔96接收并将延 伸器臂72锁定在适当位置。图8示出了处于其收起位置的用于平板CT探测器的自动锁定机构80。靠着底座 70收起延伸器臂72 (例如，已经将延伸器臂72绕着铰链销90旋转到收起位置)。将滑动 器板82完全收回到延伸器臂72。图9示出了处于其完全延伸位置的自动锁定机构80。绕着铰链销90从其收起位 置向外朝底座70旋转延伸器臂72大约90°。在延伸器臂中从其收起位置向外延伸滑动器 板。将滑动器板的运动转换成旋转运动，旋转运动致动锁定销螺丝，其将锁定销延伸到接收 孔中，以将延伸器臂和滑动器板锁定在延伸位置。
图10示出了在延伸器臂72处于其延伸位置时自动锁定机构80的铰链部分。绕 着铰链销90从底座70向外旋转延伸器臂。在从延伸器臂部分地向外延伸滑动器板82时， 滑动器84致动第一运动转换器86以将滑动器的线性运动转换成旋转运动，旋转运动令锁 定销螺丝88从第一接收孔96旋出。然后从底座向外旋转延伸器臂90°，并从延伸器臂完 全伸出滑动器板。完全伸出滑动器板使滑动器与第二运动转换器87结合，使锁定销螺丝88 将锁定销94延伸到第二接收孔98中，将延伸器臂锁定到其延伸位置。以下范例示出了关于前面图的延伸器臂的运动。将用于平板探测器的自动锁定组 件收起到如图5和8所示的位置。锁定销94结合在对应铰链配合部分中的第一接收孔96 中。于是，延伸器臂72被锁定在折叠位置。在滑动器84开始线性移出到第一位置时，运动 转换器86将线性运动转换成旋转运动，令锁定销螺丝88从第一接收孔96旋出。此时，仅 消耗了滑动器板行程的一部分，且铰链被解锁。然后将臂旋转大约90°，并将延伸器臂的 滑动器板进一步拉出到完全延伸或工作位置，令第二运动转换器87结合螺丝88并沿相反 方向旋转螺丝88以将锁定销插入到第二接收孔98中。于是，再次将铰链锁定在如图6和 7所示的延伸位置中。因此，通过如图6所示的诸如齿条齿轮组件的机构将线性运动转换成旋转运动来 实现锁定。在滑动器84移入移出时，转动小螺距螺丝系统并将锁定销94插入配合铰链中 提供的精密孔之一中，由此消除了将平板监视器人工锁定在给定位置的需要。此外，该机构 针对操作员未能将探测器锁定在适当位置提供了保护，因为该机构自动将探测器锁定在适 当位置。在另一个实施例中，包括电力驱动部件(未示出)以执行滑动器板的自动两级运 动和延伸器臂的旋转。可以从用户接口(例如计算机或工作站)控制电力驱动，以在收起 和工作位置之间移动探测器。在另一个实施例中，一种操作系统的方法包括绕着患者托板14旋转核探测器头 18、X射线源20和X射线探测器22，使得X射线源和核探测器具有交叠或重合的视场。根 据该方法，在进行CT采集时将探测器锁定在工作位置中，在不进行CT采集时(例如，在核 图像数据采集期间或在未使用系统时)将其锁定在收起位置中。在CT成像期间，收集患者 VOI 42的部分的截断X射线数据，使得在扫描架16旋转时从180°相反取向收集VOI的 视图。例如，在扫描架旋转通过与其出发点相对的180°点时，X射线源和探测器开始生成 VOI的相对视图。通过这种方式，确保了数据集的完整，稍后可以在图像重建之前删除冗余 数据。此外，在CT采集期间将X射线探测器锁定在适当的位置(例如，在其与X射线源相 对的工作位置)。一旦完成CT采集，就折叠X射线源以免碍事，并折叠X射线探测器且将其 锁定在收起位置，从而可以开始核成像数据的采集。例如，将探测器安装到滑动器板82上， 在CT工作期间将其从延伸器臂72延伸出来。可以将滑动器板从完全延伸位置收缩到部分 延伸位置，并可以由运动转换器87将收缩滑动器板期间的线性运动转换成旋转运动。旋转 运动令锁定销螺丝88转动，将锁定销从接收孔98拉出以将探测器从工作位置解锁。一旦 销离开接收孔98，就朝向底座70向回折叠延伸器臂。此时，滑动器板被完全收回延伸器臂 中，运动转换器86将滑动器84的线性运动转 换成应用到锁定销螺丝的旋转运动，令锁定销 被插入接收孔96中以将探测器锁定在收起位置中。只要在即将执行CT采集的时候，就可 以反向执行以上动作以从收起位置解锁探测器并将其锁定在工作位置。
图11是具有核探测器18和辐射源20的扫描架16的图示，其被图示为与平板X射 线探测器22相对。平板探测器22被图示为处于其存储位置中，在旋转的扫描架部分26的 壁中。通过以这种方式存储平板探测器，平板探测器22处于核探测器18的路径之外。此 夕卜，例如在准直器更换、床成像、核探测器的QC调谐期间以及在运输期间，平板探测器得到 保护。图12是扫描架16的图示，示出了部署了平板探测器22的核探测器18和辐射源20。在扫描架的表面中将延伸器臂72’从其收起位置向外折叠，进一步从延伸器臂向外折 叠平板探测器，使得其辐射接收表面面向辐射源20。图13A-D示出了部署的各阶段中平板探测器22和延伸器臂72’的自上而下视图。 在图13A中，将平板探测器22存储在靠着延伸器臂72’的折叠位置中，延伸器臂也处于收 起位置中。在图13B中，已经折叠了平板探测器22或已经绕着第一枢轴或铰链110从延伸器 臂72’向外旋转了平板探测器22。已经旋转了延伸器臂72’或者已经绕着第二枢轴或铰链 112从其收起位置向外折叠了延伸器臂。在图13C中，平板探测器22和延伸器臂72’处于完全延伸位置，已经从收起位置 向外旋转到工作位置，其中，对平板探测器的辐射接收表面进行取向以从辐射源(例如，与 扫描架的检查区域相对地定位)接收辐射。在图13D中，平板探测器22和延伸器臂72’处于锁定的延伸位置。例如，操作员 在延伸器臂72’中将把手120从其收起位置拉出，以将探测器22锁定在适当位置。在向外 拉出把手120时，其开启延伸器臂中的凸轮122，凸轮又在放置于延伸器臂72’内部的一个 或多个轨道127、128中的一个或多个滚珠或轴承124、126上施加力。在一个实施例中，轨 道包括力传递装置(例如弹簧、棒等)，在开启凸轮时在滚珠之间传递力。例如，在凸轮在滚 珠126上施加压力时，经由轨道127向滚珠130传递力，滚珠又在枢轴点110上施加停止力， 防止平板探测器22从其锁定位置移动。类似地且同时地，开启凸轮在滚珠24上施加压力， 滚珠24经由轨道128向滚珠冲杆132传递力。于是滚珠冲杆将滚珠或轴承134推送到枢 轴点112中的滚珠接收槽136中，防止延伸器臂72’在工作期间移动。通过这种方式，由双 枢轴点锁定布置将延伸器臂和平板探测器精确、可重复且牢固地锁定在延伸的工作位置。图14示出了系统10’的实施例，可锁定延伸器臂和平板探测器组件处于延伸或工 作位置。系统10’包括带有患者托板14的对象支撑12，用于将患者平移移入和移出扫描架 16的检查区域。该对核探测器头18、辐射源20和平板探测器22安装在扫描架16上。提 供监视器24以观察系统10’生成的对象的图像。在不使用时，将平板探测器22收起到接 收腔150中，不妨碍核探测器18。要认识到，系统10’的部件可以与参考图1-5所述的系统 10的部件类似或相同，并可以进一步采用图12-13D的延伸器臂72’。已经参考若干实施例描述了该创新。在阅读和理解前面的详细描述的情况下，其 他人可以想到修改和变化。意在将本创新理解为包括所有这种修改和变化，只要它们落入 所附权利要求或其等价要件的范围之内。
权利要求
一种混合式患者成像系统(10)，包括安装在可旋转扫描架(16)上的至少两个核探测器头(18)；安装在所述扫描架(16)上的X射线源(20)；安装在所述扫描架上，与所述X射线源(20)相对并相对于所述X射线源(20)偏移的X射线探测器(22)；其中，所述X射线源(20)的视场(FOV)和所述核探测器头(18)的FOV彼此交叠。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述X射线源(20)将锥形X射线束引导到偏移 的X射线探测器(22)。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，将研究体积(VOI)(42)定位成部分地位于所述X 射线源(20)的F0V(40)之内以生成截断视图，在CT数据采集期间绕所述V0I(42)旋转所 述扫描架(16)大约360°，截断所述FOV(40)使得截断180°相对视图合起来生成针对所 述VOI (42)的完全投影数据集。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，在CT数据采集期间旋转所述扫描架(16)时，所 述X射线源(20)可以沿所述VOI (42)，平行于通过所述扫描架(16)的中心的纵轴在纵向移 动。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，平行于所述旋转扫描架(16)的纵轴沿纵向安装 所述X射线探测器(22)。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述X射线源(20)和所述X射线探测器(22)中 的至少一个可绕枢轴旋转地安装到所述旋转扫描架(16)上，以在不使用时被旋转到所述 旋转扫描架(16)的前面的后方。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述X射线探测器为平板探测器。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述核探测器头(18)是单光子发射计算断层摄 影(SPECT)探测器头或正电子发射断层摄影(PET)探测器头中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的系统，还包括可铰链旋转地耦合到所述扫描架(16)上的底座 (70)并耦合到所述X射线探测器头(22)的自动锁定延伸器臂(72)。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述延伸器臂(72)包括铰链销(90)，所述铰 链销通过分别耦合到所述底座(70)和所述延伸器臂(72)的铰链段延伸，并且其中，在收起 时与所述底座(70)平齐地折叠所述延伸器臂(72)，并且在使用时向外折叠所述延伸器臂 (72)大约90°到达工作位置。
11.根据权利要求9所述的系统，其中，所述延伸器臂(72)包括其上安装有至少一个 滑动器(84)的滑动器板(82)，并且其中，在所述滑动器板(82)部分地延伸出所述延伸器臂 (72)时所述至少一个滑动器(84)致动第一运动转换器(86)。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述第一运动转换器(86)令锁定销螺丝(88) 使锁定销(94)从铰链组件的铰链配合部分中的第一接收孔(96)脱离咬合。
13.根据权利要求11所述的系统，其中，将所述延伸器臂旋转到所述工作位置，并且其 中，在所述滑动器板(82)完全伸出所述延伸器臂(72)时，所述至少一个滑动器(84)致动 第二运动转换器(87)。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述第二运动转换器(87)令所述锁定销螺丝 (88)将所述锁定销(94)推进到第二接收孔(96)中以将所述延伸器臂(72)锁定在所述工作位置。
15.根据权利要求1所述的系统，还包括延伸器臂(72’)，其在第一枢轴点(110)处耦合到所述X射线探测器(22)并在第二枢 轴点(112)处安装到所述扫描架(16)；以及所述延伸器臂(72’)上的把手(120)，在拉动所述把手时，所述把手开启所述延伸器臂 (72’ )中的凸轮(122)；其中，所述X射线探测器(22)绕所述第一枢轴点(110)从收起位置背向所述延伸器 臂(72’)旋转，并且所述延伸器臂(72’)绕所述第二枢轴点(112)从在所述X射线探测器 (22)和所述扫描架(16)的表面之间的收起位置旋转，直到所述X射线探测器(22)处于与 所述X射线源(20)相对的工作位置为止；其中，开启所述凸轮(122)令所述凸轮(122)在第一和第二轴承(124，126)上施加力， 沿着轨道(127，128)从所述第一和第二轴承(124，126)向第三和第四轴承(130，134)转移 所述力，并使所述第三和第四轴承(130，134)分别在所述第一和第二枢轴点(110，112)上 施加锁定力，以将所述X射线探测器(22)锁定在所述工作位置。
16.一种混合式对象成像系统(10)，包括自动锁定延伸器臂(72)，由铰链销(90)可铰链旋转地耦合到可旋转扫描架(16)上的 底座(70)上并包括耦合到平板X射线探测器(22)的可延伸滑动器板(82)；锥形束X射线源(20)，其耦合到所述扫描架(16)并与所述X射线探测器(22)相对，所 述X射线源(20)可以沿着研究体积(VOI) (42)在纵向上，与通过所述扫描架(16)的纵轴 平行地移动；两个核探测器(18)，其耦合到所述扫描架(16)并具有与所述X射线源(20)的FOV交 叠的视场(FOV)；其中，所述延伸器臂(72)绕所述铰链销(90)在与所述底座(70)平齐的收起位置和工 作位置之间旋转大约90°，在所述工作位置中，所述X射线探测器(22)的X射线接收表面 稍微从所述X射线源(20)偏移并面向所述X射线源(20)。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述延伸器臂(72)包括其上安装有至少一个 滑动器(84)的滑动器板(82)，在所述滑动器板(82)部分地延伸出所述延伸器臂(72)时所 述至少一个滑动器(84)致动第一运动转换器(86)。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述第一运动转换器(86)令锁定销螺丝(88) 将锁定销(94)从第一接收孔(96)收回。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，一旦从所述第一接收孔(96)收回所述锁定销 (94)，所述延伸器臂(72)就旋转到所述工作位置，并且在所述滑动器板(82)完全伸出所述 延伸器臂(72)时所述至少一个滑动器(84)致动第二运动转换器(87)。
20.根据权利要求16所述的系统，其中，所述第二运动转换器(87)令所述锁定销螺丝 (88)将所述锁定销(94)推进到第二接收孔(96)中以将所述延伸器臂(72)锁定在所述工 作位置。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，将研究体积(VOI)(42)定位成部分位于所述X 射线源(20)的F0V(40)之内以生成截断视图，在CT数据采集期间绕所述V0I(42)旋转所 述扫描架(16)大约360°，截断所述FOV(40)使得截断180°相对视图合起来生成针对所述VOI (42)的完全投影数据集。
22.—种将平板X射线探测器(22)锁定在收起位置和工作位置的每个中的方法，包括从耦合到扫描架(16)上的底座(70)的延伸器臂(72)向外向第一位置延伸滑动器板 (82)，其中，第一运动转换器(86)将耦合到所述滑动器板(82)的滑动器(84)的线性运动 转换成旋转运动，将所述旋转运动应用到锁定销螺丝(88)以从第一接收孔(96)退出锁定 销并从收起位置解锁所述探测器(22)；从所述收起位置将所述延伸器臂(72)旋转大约90°到达所述工作位置；以及 将所述滑动器板(84)延伸到第二位置，其中，第二运动转换器(87)将耦合到所述滑动 器板(82)的滑动器(84)的线性运动转换成旋转运动，将所述旋转运动应用到锁定销螺丝 (88)以将所述锁定销平移到第二接收孔(98)中并将所述探测器(22)锁定在工作位置；其中，所述滑动器板(82)耦合到所述X射线探测器(22)，在处于所述工作位置时将所 述X射线探测器朝向X射线源(20)取向。
23.根据权利要求22所述的方法，按照相反的次序执行所述方法以将所述X射线探测 器(22)锁定在所述收起位置，所述锁定销(94)在所述第一接收孔(96)中。
24.一种混合式成像方法，包括绕患者托板(14)旋转至少两个核探测器头(18)、X射线源(20)和X射线探测器(22)， 使得所述X射线源(20)和探测器(22)的视场与所述核探测器头(18)的视场重合；以及在CT成像期间，以这样一种方式收集患者研究体积(VOI) (42)的截断部分，即在旋转 扫描架(16)的180°相对旋转取向中收集来自所述VOI (42)的相对部分的视图。
25.根据权利要求24所述的方法，还包括在利用所述核探测器头(18)采集数据之前，折叠所述X射线源(20)和探测器(22)以免碍事。
26.根据权利要求25所述的方法，还包括通过如下方式将所述探测器(22)锁定在收起位置从第二位置收回滑动器板(82)，其中，第二运动转换器(87)将耦合到所述滑动器板 (82)的滑动器(84)的线性运动转换成旋转运动，将所述旋转运动应用到锁定销螺丝(88) 以将所述锁定销平移出第二接收孔(98)中并将所述探测器(22)从工作位置解锁； 从所述工作位置旋转延伸器臂(72)大约90°达到收起位置；以及 在耦合到扫描架(16)上的底座(70)的延伸器臂(72)中向内向第一位置收起所述滑 动器板(82)，其中，第一运动转换器(86)将耦合到所述滑动器板(82)的滑动器(84)的线 性运动转换成旋转运动，将所述旋转运动应用到所述锁定销螺丝(88)以将所述锁定销插 入第一接收孔(96)并将所述探测器(22)锁定在所述收起位置。
27.一种混合式对象成像系统(10’)，包括锁定延伸器臂(72’)，其由第一枢轴点可旋转地耦合到平板X射线探测器(22)并由第 二枢轴点(112)可旋转地耦合到可旋转扫描架(16)；锥形束X射线源(20)，其耦合到所述扫描架(16)并与所述X射线探测器(22)相对，所 述X射线源(20)可以沿着研究体积(42)在纵向上，与通过所述扫描架(16)的纵轴平行地 移动；一个或多个核探测器(18)，其耦合到所述扫描架(16)并具有与所述X射线源(20)的 视场(FOV)交叠的FOV ；其中，所述延伸器臂(72’ )绕所述第二枢轴点(112)在与所述扫描架(16)平齐的收 起位置之间旋转大约90°，所述平板X射线探测器(22)绕所述第二枢轴点(112)旋转大约 180°到达工作位置，在所述工作位置中，所述X射线探测器(22)的X射线接收表面稍微从 所述X射线源(20)偏移并面对所述X射线源(20)。
28.根据权利要求27所述的系统，还包括所述延伸器臂(72’)上的把手(120)，在拉动所述把手时，所述把手开启所述延伸器臂 (72’ )中的凸轮(122)；其中，开启所述凸轮(122)令所述凸轮(122)在第一和第二轴承(124，126)上施加力， 沿着力传递机构(127，128)从所述第一和第二轴承(124，126)向第三和第四轴承(130， 134)转移所述力，并使所述第三和第四轴承(130，134)分别在所述第一和第二枢轴点 (110，112)上施加锁定力，以将所述X射线探测器(22)锁定在所述工作位置。
29.—种在不使用时在扫描架(16)中收起平板X射线探测器(22)的方法，包括 从与耦合到扫描架(16)的X射线源(20)相对的工作位置，绕着在所述平板X射线探测器(22)和将所述平板X射线探测器(22)耦合到所述扫描架(16)的延伸器臂(72’ )之 间的第一枢轴点(110)旋转所述平板X射线探测器(22)，直到所述平板X射线探测器(22) 的辐射接收表面面对所述延伸器臂(72’)为止；以及绕着所述延伸器臂(72’ )和所述扫描架(16)之间的第二枢轴点(112)旋转所述延伸 器臂(72’)，直到将所述延伸器臂(72’ )和所述平板X射线探测器(22)定位在所述扫描 架(16)的表面中的接收腔(150)为止，从而将所述平板X射线探测器(22)收起到安装到 所述扫描架(16)的一个或多个核探测器(18)的视场之外。
全文摘要
在对患者进行核(例如SPECT或PET)和CT扫描时，利用锥形束CTX射线源(20)和偏移平板X射线探测器(22)执行体积锥形束CT扫描。X射线源的视场与两个核探测器头(18)的视场交叠，X射线探测器(22)的偏移使得与核探测器头绕可旋转扫描架(16)的运动之间的干扰最小化。此外，锁定机构(80)提供X射线探测器(22)在收起和工作位置的每种中的自动锁定，改善了安全性和CT图像质量。
文档编号G01T1/164GK101848679SQ200880114808
公开日2010年9月29日 申请日期2008年10月29日 优先权日2007年11月6日
发明者I·法默, J·F·韦塞尔, J·J·斯特凡, M·A·休伯, M·J·彼得里洛, M·詹巴克施, P·胡格, R·哈桑 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司