穿戴式的头部正电子发射成像设备的制作方法

本实用新型涉及正电子发射成像领域，具体地，涉及一种穿戴式的头部正电子发射成像设备。

背景技术：

医用正电子发射断层成像系统(Positron Emission Tomography，PET)是国际先进医疗器械的代表产品，临床上广泛应用于肿瘤、心脑血管疾病和神经退行性疾病的早期诊断、治疗方案制定、预后效果预测和药物疗效评等。应用分子成像PET技术对人体脑部进行研究，主要是对脑部细胞代谢中产生的特异性蛋白进行同位素标记，通过检测同位素发射的正电子信号来对脑内活动进行判断及分析。商用的全身PET系统多为固定式结构，PET主体部分由机械紧固结构固定，患者躺在病床上，由病床送入PET环内进行扫描，扫描过程中人体需保持静止。脑部专用PET系统也多为固定式结构，PET主体固定在机械臂上，人体坐立后，机械臂控制PET主体进行扫描，扫描过程中人体同样需要保持静止。

在医用全身PET系统获取信息的过程中，如果患者在采样的过程中活动，大脑的图像将会模糊，对颅内器官体积的检测和定义将会变得很难，并且当运动和检测被错误配对时，将会导致不精确的定量和图像伪影。此时空间解析度会减少，供测量的信号也会变少，真正的信号可能不被检测到，或者是人为信号被错误的记录。

为了解决上述问题，目前有提出头部可佩戴式的PET系统，以实现精确的定量和减少图像伪影，并实现活体运动过程中的在线采样，揭示行为运动时脑的功能活动规律。

现有头部可佩戴式的PET系统有如图1所示，从可移动台架81悬挂下来的大约25cm的环形PET脑成像仪80，其围绕站在踏板84上的患者83的头部82。紧凑型脑成像仪80将由机械架85、悬挂86以及配重87支撑，以保证扫描期间成像仪80相对患者头部82保持静止。当成像仪被置于患者头部82或颈部时，悬挂86支撑成像仪80的重量。该种结构的PET脑成像仪80虽然可以小幅度的实现PET系统的轻便化，但也存在一定的局限性：由于“头盔”上并没有集成数据处理电路板，因此需要较大的支架放置电路板，使得整套系统只能在一定的空间内进行便携式移动，同时也在一定程度上限制了人体的运动状态。

因此，有必要提出一种穿戴式的头部正电子发射成像设备，可以随时随地的在运动状态下进行实时检测，真正能够做到PET系统的便携化。

技术实现要素：

根据本实用新型的一个方面，提供一种穿戴式的头部正电子发射成像设备，包括头部佩戴体、检测器主体、读出电路装置以及移动显示设备。所述头部佩戴体与患者头部相适配。所述检测器主体固定连接于所述头部佩戴体，所述检测器主体包括连接框架和多个检测器，所述连接框架具有能够容纳患者头部的容置部，所述多个检测器通过所述连接框架紧密间隔安装，每个所述检测器由闪烁晶体模块与光电传感器阵列耦合而成。所述读出电路装置与所述光电传感器阵列连接。所述移动显示设备具有数据处理器，所述数据处理器通过信号传输元件与所述读出电路装置连接。其中，所述读出电路装置包括多个信号采集电路板，所述多个信号采集电路板与所述多个检测器一一对应，每个所述信号采集电路板通过信号接口与对应的所述检测器连接。

优选地，所述检测器还包括封装盒，所述闪烁晶体模块与所述光电传感器阵列耦合后封装在所述封装盒内。

优选地，所述信号传输元件包括一端连接于所述信号采集电路板、另一端连接于所述数据处理器的USB数据线。

优选地，所述信号传输元件包括集成于所述信号采集电路板上的无线传输模块。

优选地，所述信号传输元件包括集成于所述信号采集电路板上的GPRS模块，所述GPRS模块能够将采集到的数据通过网络传输至云端。

优选地，所述头部佩戴体连接有肩部支架，所述肩部支架上端与所述头部佩戴体连接，下端具有与患者肩部适配的叉形结构。

优选地，所述头部佩戴体的左右两侧上设置有自锁伸缩器和束带，所述束带连接在所述自锁伸缩器上。

优选地，所述连接框架整体呈环形，所述头部佩戴体为骨架式，所述连接框架连接在所述头部佩戴体的下方。

优选地，所述连接框架整体呈半球形，所述头部佩戴体也呈半球形，所述头部佩戴体套设在所述连接框架外，以使所述连接框架形成所述头部佩戴体的内壳。

优选地，所述连接框架整体呈头盔状，所述头部佩戴体也呈头盔状，所述头部佩戴体套设在所述连接框架外，以使所述连接框架形成所述头部佩戴体的内壳。

本实用新型将信号采集电路板集成在检测器上，使得检测器组装成适合佩戴在头部的便携式结构，从而患者在进行头部成像时，可以在一定的范围内直立行走，以比较放松的状态进行扫描，以便系统可以从活体和整体水平研究大脑，可以在无创伤条件下了解到人的思维、行为活动时脑的功能活动。

在实用新型内容中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

以下结合附图，详细说明本实用新型的优点和特征。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施方式及其描述，用来解释本实用新型的原理。在附图中，

图1为现有技术的头部可佩戴式的PET系统的结构图；

图2a为根据本实用新型一个实施例的穿戴式的头部正电子发射成像设备的结构图；

图2b为根据本实用新型一个实施例的穿戴式的头部正电子发射成像设备的结构框图；

图3a为根据本实用新型一个实施例的多个检测器的紧密间隔安装示意图；

图3b为根据本实用新型一个实施例的检测器的结构图；

图4为根据本实用新型另一个实施例的穿戴式的头部正电子发射成像设备的结构图；

图5为根据本实用新型又一个实施例的穿戴式的头部正电子发射成像设备的结构图；

图6为根据本实用新型再一个实施例的穿戴式的头部正电子发射成像设备的结构图；

图7为根据本实用新型再一个实施例的穿戴式的头部正电子发射成像设备的结构图。

其中，附图标记为

10—头部佩戴体

20—检测器主体

210—连接框架

220—检测器

221—闪烁晶体模块

222—光电传感器阵列

223—封装盒

30—读出电路装置

31—信号采集电路板

40—移动显示设备

410—数据处理器

50—信号传输元件

51—无线信号发射模块

52—无线信号接收模块

60—信号接口

现有技术

80—环形PET脑成像仪

81—可移动台架

82—患者头部

83—患者

84—踏板

85—机械架

86—悬挂

87—配重

具体实施方式

在下文的描述中，提供了大量的细节以便能够彻底地理解本实用新型。然而，本领域技术人员可以了解，如下描述仅涉及本实用新型的较佳实施例，本实用新型可以无需一个或多个这样的细节而得以实施。此外，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

本实用新型提供一种穿戴式的头部正电子发射成像设备，如图2a和图2b所示，穿戴式的头部正电子发射成像设备包括头部佩戴体10，检测器主体20，读出电路装置30，移动显示设备40以及信号传输元件50。头部佩戴体10与患者头部相适配，头部佩戴体10以能够戴在患者头部为宜。检测器主体20固定连接于头部佩戴体10。

检测器主体20是穿戴式的头部正电子发射成像设备最核心的器件，是系统整体性能决定因素。检测器主体20主要由晶体和光电传感器组成，晶体和光电传感器相辅相成，共同影响成像质量。人脑部放射出的γ光子被主体中的闪烁晶体“阻挡”，一个γ光子的能量可以沉积为上万个可见光子。光子在晶体中反射、传播，被光电传感器接收到后，可以通过能量分布两两对应并确定为一次符合事件的光响应线(LOR)。对光响应线进行图像重建即可最终获得患者脑部扫描图像。

结合参阅图3a和图3b，检测器主体20包括连接框架210和多个检测器220，连接框架210具有能够容纳患者头部的容置部，多个检测器220通过连接框架210紧密间隔安装，每个检测器220由闪烁晶体模块221与光电传感器阵列222耦合而成。读出电路装置30与光电传感器阵列222连接。闪烁晶体模块221负责“阻挡”γ光子，并引导可见光子的传播；光电传感器阵列222负责可见光子的光电能量转化。如图3b所示，每个检测器220还可以包括封装盒223，闪烁晶体模块221与光电传感器阵列222耦合后封装在封装盒223内，封装盒223负责创造光密闭环境，以避免外界光的干扰。

读出电路装置30与检测器主体20中的光电传感器阵列连接，用于接收光电传感器阵列输出的电信号，并输出伽玛光子的能量信息和时间信息，所述电信号是通过光电传感器阵列对其检测到的可见光子的光信号进行转换而获得的。本实用新型实施例中，读出电路装置30包括多个信号采集电路板31，多个信号采集电路板31与多个检测器220一一对应，每个信号采集电路板31通过信号接口60与对应的检测器220连接，即，信号采集电路板31集成在检测器20上。信号接口60负责将光电传感器的电输出信号传输到信号采集电路板31，用于LOR的求解从而重建图像。同样的，使用连续晶体取代离散晶体，利用光电传感器的光分布也可以求解LOR，重建扫描图像。

移动显示设备40具有数据处理器410，数据处理器410与信号传输元件50连接，用于对传输来的所述能量信息和所述时间信息进行数据处理和图像重建，以获得待成像对象的扫描图像。数据处理器410可以采用任何合适的硬件、软件和/或固件实现。示例性地，数据处理器410可以采用现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)、微控制单元(MCU)或中央处理单元(CPU)等实现。移动显示设备40可以是平板电脑，PAD等移动设备。移动显示设备40可以放置于配套的背包里。

信号传输元件50用于传输所述能量信息和所述时间信息，如图2a所示，信号传输元件50可以包括一端连接于信号采集电路板31、另一端连接于数据处理器410的USB数据线，即，采用有线连接，PET系统与移动端采用USB数据线进行通信，使用时，整套PET系统只需要引出一根USB线与移动端进行数据传输即可实现实时检测。如图4所示，信号传输元件50还可以包括集成于信号采集电路板上的无线信号发射模块51和集成在移动显示设备40上的无线信号接收模块52，即，采用无线连接，在PET系统上集成无线模块，通过无线传输实现PET系统与移动端的通信，在系统中可以采用的无线传输方式包括蓝牙传输，局域网传输，WIFI传输等等。在未示出的实施例中，信号传输元件还可以包括集成于信号采集电路板上的GPRS模块，GPRS模块将采集的所述能量信息和所述时间信息数据通过网络传输至云端，即，采用在线上传模块，通过在PET系统中集成GPRS模块，将采集的数据通过网络传输至云端，移动终端可以在任意有网络连接的位置登录云端，获取数据并进行图像重建与分析。

图2a和图4所示的穿戴式的头部正电子发射成像设备，连接框架210整体呈环形，头部佩戴体10为骨架式，连接框架210连接在头部佩戴体10的下方。通常情况下，可采用3D打印出可戴于头部的连接框架210。

参阅图5，本实用新型再一个实施例的穿戴式的头部正电子发射成像设备的结构图，本实施例中，连接框架210整体呈半球形，头部佩戴体10也呈半球形，头部佩戴体10套设在连接框架210外，以使连接框架210形成头部佩戴体10的内壳。同样地，可采用3D打印出可戴于头部的连接框架210。

参阅图6，本实用新型再一个实施例的穿戴式的头部正电子发射成像设备的结构图，本实施例中，连接框架210整体呈头盔状，头部佩戴体10也呈头盔状，头部佩戴体10套设在连接框架210外，以使连接框架210形成头部佩戴体10的内壳。同样地，可采用3D打印出可戴于头部的连接框架210。

为了很好地保证整套头部正电子发射成像设备与人脑保持相对静止状态，头部佩戴体10的左右两侧上可设置有自锁伸缩器11和束带12，束带12连接在自锁伸缩器11上，当患者带上本实用新型的穿戴式的头部正电子发射成像设备时，一拉束带12，束带12就可以自由调整配合患者的下颚部，一按自锁伸缩器11侧边按钮束带12在内置的弹簧带动下自动缩回。在未示出的实施例中，也可不采用自锁伸缩器，而通过束带配合插扣来扣紧。

参阅图7，本实用新型再一个实施例的穿戴式的头部正电子发射成像设备的结构图，本实施例中，头部佩戴体10连接有肩部支架70，肩部支架70上端与头部佩戴体10连接，下端具有与患者肩部适配的叉形结构。本实施例中，通过设置辅助支撑结构，利用肩膀支撑检测器主体，这样可以减轻患者在测试时头部的负重。

在较佳实施例中，检测器主体的连接框架210可采用自适应性设计，如，连接框架210可采用弹性海绵或者高弹性橡胶等材料制成，以能够适应不同体型、不同性别人体的头围的变化。

本实用新型将信号采集电路板集成在检测器上，以使检测器组装成适合佩戴在头部的便携式结构，且检测器主体与外接移动显示设备连接，从而患者在进行头部成像时，可以在一定的范围内直立行走，以比较放松的状态进行扫描，以便系统可以从活体和整体水平研究大脑，可以在无创伤条件下了解到人的思维、行为活动时脑的功能活动。

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。