专利名称：正电子发射断层摄影和光学组织成像的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种正电子发射断层摄影(PET)成像，更具体地涉及组合的PET和光学成像系统，用于在用于去除癌组织的外科手术过程期间迅速地确定足够的癌组织切除和夕卜禾斗切缘(surgical margin)。
背景技术：
在癌症手术期间，重要的问题之一是确定是否在癌组织周围有满意的外科切缘。 理想地，外科医生希望去除所有的肿瘤，并且在癌组织周围留下足够的切缘，但是不取出太多健康的周围组织。通常，在通过外科手术去除病变部分后，该组织被送到病理实验室以确定在癌周围的切缘是否足够。这种过程会需要20-30分钟或更多，以获得已经切除了肿瘤并且存在足够的外科切缘的确认。在此期间，外科医生必须等待确认。如果切缘不足，则在结束外科手术之前重复几次这个处理，因此向外科手术增加了相当大的停滞时间。对于病人，在这个过程期间损失的时间导致增加了外科手术的时间并且被麻醉的时间被加长，而这会导致增大致病率。增加的外科手术时间也会导致整体提高手术过程的费用。因此，非常期望具有一种用于用在去除癌组织的外科手术过程期间迅速地确定是否已经进行了足够的癌组织切除并且允许足够的外科切缘的方法和设备。发明目的因此，本发明的目的是提供一种用于在外科手术期间迅速地确定癌组织的边界并且在切除之后确定在其周围存在足够的切缘的方法和设备。
发明内容
根据本发明，提供了一种可移动的小型成像系统，其将PET和光学成像组合为可以位于手术室(OR)中的单个系统，并且提供较快的反馈以确定是否已经充分地切除了肿瘤并且是否存在足够的外科切缘。尽管仍然要从病理实验室获得最后的确认，但是这样的装置可以减少该过程所需的总时间和减少实现具有良好的切缘的肿瘤的满意切除所需的反复的次数。
图1是本发明的成像系统的部分透视图。图2是本发明的成像系统的、具有样品盘导轨的模块安装和共同定位 (co-registration)夹具的部分透视图。
具体实施方式
具有F-18氟脱氧葡萄糖(FDG)的正电子发射断层摄影已经被证明为用于成像各种癌的有价值的工具。许多癌与正常的组织相比显示增大的葡萄糖代谢。当静脉注射FDG 时，FDG集中在肿瘤中以使得肿瘤被成像。在结合本发明的成像系统使用的规程中，在外科手术之前的一个小时，向病人注射少量的正电子发射放射药剂，诸如FDG。当外科医生已经取出了癌病变部分时，他或她将使用染料标注切除的组织和手术床以映射方位来用于切缘的分析。本发明的正电子发射断层摄影(PET)组织样品成像器使用一对小PET照像机来成像在被切除的组织样品中的放射示踪剂摄取。癌组织通常被识别为在样品内的增加的放射示踪剂累积的一个或多个聚焦区域。本发明的PET组织样品成像器也使得可以获得组织样品的共同定位的光学图像。显示放射示踪剂累积的代谢PET图像被融合在用于显示的光学图像上。在两个不同的90度方位中评估融合图像使得外科医生可以确定是否在肿瘤周围存在正常组织的足够的切缘或者是否需要进一步的干预。这种手段也允许外科医生通过观察光学图像来观察在病人体内的组织的物理位置。可以在手术室中在仅几分钟中完成这个处理，因此消除了反复的病理检查的需要。现在参见附图，本发明的双模移动成像器10包括1)平面PET成像器12，其通常但不是必然地显示IOcm χ 20cm的视场和大约 1. 5-3. Omm的平面重建分辨率；2)具有样品盘导轨的PET模块安装和共同定位夹具14 ；3)光学相机16;4)组织样品盘18;5)与手术室环境兼容的移动吊架206)具有PET成像器底座的选用臂22 ；7)具有监控器24、键盘26和鼠标28的计算机348)具有低压和高压电源的成像器电子设备30
9) PET模块数据获取系统3210)在计算机34上安装在数据获取和处理软件11)在计算机34上安装的图像融合软件12) UPS/隔离变压器36可以在本发明的平面PET成像器12中实现几种PET成像技术。优选的一般类型的设备具有作为511千电子伏特(keV)的湮灭伽马射线的传感器/能量转换器的闪烁体， 而不同的光电检测器将作为由在闪烁体伽马传感器中的吸收的511千电子伏特的伽马射线产生的闪烁光的检测器。闪烁体传感器可以由像素化的或平板的晶体闪烁体材料构成， 该材料例如是 LS0、LYS0、GS0、BG0、LaBr3、NaI (Tl)、CsI (Tl)和 CsI (Na)等。光电检测器可以包括标准或多元件光电倍增管、位置敏感的、基于平板或微通道板的光电倍增管、具有电阻等读数的雪崩光电二极管阵列或大型雪崩光电二极管或新颖的所谓硅光电倍增管的不同变化形式。优选的PET成像器技术的示例包括但是不限于1)基于两个相对的检测器头12A和12B的成像器，每一个检测器头由 2 ” Hamamatsu平板位置传感光电倍增管(PSPMT)的阵列构成，该阵列耦接到2mm χ 2mmxl5mm LYSO闪烁体，并且形成具有大约IOcm χ IOcm的有效视场的平面PET成像器；2)为了获得更紧凑的更轻的实现方式，PSPMT可以被替换为硅ΡΜΤ，诸如从位于加州Mountain View的SensL可获得的那些；3)其他PET同位素兼容的检测器技术，诸如位置敏感的APD ；以及，固态检测器材料，诸如镉锌碲化物；4)也可以使用类似的快速板上读出和多通道数据获取系统。在实验室环境中建立和测试本发明的组织样品成像系统的原型。成像器被实现在修改的移动吊架(gantry)上，该吊架配备了初始设计用于甲状腺摄取探针的铰接臂。该系统被适配来包括下面的单元电子机柜外壳电子设备、电源和线缆；架子外壳计算机和数据获取箱；医疗质量USB/隔离变压器，用于保证在外科手术期间的不间断电源，并且提供电子安全缓冲器；袖珍计算机；以及，医疗品质的触摸屏监控器，用于便于操作和使环境更清洁(原则上，不需要使用键盘)。如图2中所示，本发明的这种成像装置10的一个重要特征是样品盘18，该样品盘 18包括样品架42，其通过一对轨道40来对准两个成像器/相机12和16，该轨道40基于 PET成像器12的位置来引导样品架42的定位。该装置保证PET成像器12A和12B是平行的，并且相隔适当的距离。样品盘14包含样品架42，样品架42优选地是用于容放组织样品的射线可透的皮氏培养皿(Petri dish)。该盘在样品架14内部的轨道40上移动。止动销 44将组织样品架42定位在光学相机16下摄取数字照片处。在获取光学图像后，止动销44 收回，这使得样品盘14可以沿由箭头46所示的方向平移到PET成像器12中获取PET图像的中心位置。然后PET图像与光学图像合并，并且被显示在触摸屏监控器24上。将成像系统10安装在带有脚轮或轮子50的手推车48之上/之中使得成像系统 10可以移入、移出手术室和在手术室内移动。因此，已经描述了可移动的小型成像系统，其位于手术室(OR)中，该成像系统提供较快的反馈以确定是否已经完全切除了肿瘤并且是否存在足够的外科切缘。已经描述了本发明，对于本领域内的技术人员显然在不偏离本发明的旨意的精神和范围的情况下，可以以许多方式改变本发明，并且，任何和全部这样的修改旨在被包括在所附的权利要求的范围内。
权利要求
1.一种小型可移动的成像系统，包括A)正电子发射断层摄影成像器；以及B)光学成像器；两者被安装在可移动的手推车上，并且包括样品架，用于容放用于双态重叠成像的组织的样品。
2.根据权利要求1所述的小型移动成像系统，其中，所述正电子发射断层摄影成像器包括平面正电子发射断层摄影成像器。
3.根据权利要求1所述的小型移动成像系统，进一步包括计算机；成像器电子设备， 其具有低压和高压电源；在所述计算机上的正电子发射断层摄影数据获取软件；在所述计算机上的数字光学成像软件；在所述计算机上的正电子发射断层摄影图像和数字光学图像融合软件；以及，全部包含在所述可移动手推车上的图像显示软件和硬件。
4.根据权利要求3所述的小型移动成像系统，其中，所述样品架包括a)射线可透的皮氏培养皿，其容放用于成像的样品；b)在所述样品架内部的轨道；以及c)在所述样品架中的可移动的止动销，其将所述射线可透的皮氏培养皿定位在所述轨道中，以交替地在用于光学数字成像的光学成像器下和在用于成像的成像系统中成像；其中，在光学成像后，可以去除所述可移动止动销，并且所述样品架被平移到一个位置用于成像的成像系统的重叠。
全文摘要
一种可移动的小型成像系统，其将成像系统和光学成像两者组合为可以位于手术室(OR)中的单个系统，并且提供较快的反馈以确定是否已经充分地切除了肿瘤并且是否存在足够的外科切缘。尽管仍要从病理实验室获得最后的确认，但这样的装置可以减少该过程所需的总时间并减少实现具有良好的切缘的、肿瘤的满意切除所需的反复的次数。
文档编号G01T1/166GK102272627SQ200980154154
公开日2011年12月7日 申请日期2009年9月5日 优先权日2009年1月9日
发明者A·G·维森伯格, A·斯德林, B·科罗斯, J·伯罗佛特, J·麦克森, R·A·豪佛, S·W·法勒恩, S·马杰斯科 申请人:杰弗逊科研有限责任公司