包括運(yùn)動(dòng)傳感器的具有g(shù)ui接口的便攜式醫(yī)學(xué)成像儀的制作方法
【專利摘要】一種用于對(duì)感興趣區(qū)域(ROI)進(jìn)行成像的便攜式成像系統(tǒng)包括外殼(12)；安裝到所述外殼(12)的輻射探測(cè)器(16)，所述探測(cè)器生成指示伽瑪光子撞擊在所述探測(cè)器上的位置的輻射數(shù)據(jù)；運(yùn)動(dòng)傳感器(20)，感測(cè)探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)并且輸出指示在每一個(gè)伽瑪光子撞擊的時(shí)間處所述探測(cè)器的位置和取向的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；以及至少一個(gè)處理器(22、26)，被編程為接收來(lái)自所述輻射探測(cè)器(16)的輻射數(shù)據(jù)和來(lái)自所述運(yùn)動(dòng)傳感器(20)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，并且根據(jù)接收的輻射數(shù)據(jù)和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)重建所述ROI的3D體積圖像。
【專利說(shuō)明】包括運(yùn)動(dòng)傳感器的具有GUI接口的便攜式醫(yī)學(xué)成像儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)總體涉及核醫(yī)學(xué)成像。本申請(qǐng)與單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影(SPECT)和正電子發(fā)射斷層攝影(PET)進(jìn)行結(jié)合而具有特定應(yīng)用，并且將具體參照該特定應(yīng)用進(jìn)行描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本申請(qǐng)還在諸如X射線、超聲、光以及磁共振場(chǎng)景的其他使用場(chǎng)景中具有應(yīng)用，并且不必局限于前述應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]SPECT是采用被注入到患者中以便對(duì)該患者的感興趣區(qū)域(ROI)進(jìn)行成像的放射性同位素的核醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。典型地，放射性同位素與藥物活躍分子組合以便創(chuàng)建由特定類型的組織優(yōu)先吸收的放射性藥物。放射性同位素以可預(yù)測(cè)的速率和特征能量經(jīng)歷伽馬射線衰減。一個(gè)或多個(gè)輻射探測(cè)器被放置臨近于患者，以便監(jiān)測(cè)和接收發(fā)射的輻射。
[0003]為了獲得三維圖像，輻射探測(cè)器被圍繞患者旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)位，以便從多個(gè)角度監(jiān)測(cè)發(fā)射的輻射，從而在不同的角度處創(chuàng)建輻射分布的多個(gè)二維圖像。傳統(tǒng)上，采用臺(tái)架來(lái)支撐和移動(dòng)圍繞患者的輻射探測(cè)器。使用創(chuàng)建的二維圖像和相對(duì)應(yīng)的角度，重建三維圖像。采用傳統(tǒng)SPECT系統(tǒng)的挑戰(zhàn)來(lái)自輻射探測(cè)器，其大而笨重，并且要求穩(wěn)定且昂貴的臺(tái)架，這限制了移動(dòng)性。因?yàn)樘綔y(cè)器太重并且被保持在患者上方很長(zhǎng)的時(shí)間段以便采集圖像，所以利用臺(tái)架。進(jìn)而，大多數(shù)傳統(tǒng)SPECT系統(tǒng)由鉸接臂支撐或被安裝在環(huán)形臺(tái)架上，這使醫(yī)務(wù)人員難以將單個(gè)探測(cè)器使用在輪床患病患者上。
[0004]當(dāng)前，很少類型的利用光電倍增管或固態(tài)探測(cè)器的便攜式核醫(yī)學(xué)探測(cè)器是可獲得的。典型地，在外科手術(shù)期間使用這些便攜式核醫(yī)學(xué)探測(cè)器，以便探測(cè)外科醫(yī)生是否已經(jīng)完全移除腫瘤。便攜式核醫(yī)學(xué)探測(cè)器被典型地連接到處理和顯示圖像的計(jì)算機(jī)。此外，現(xiàn)有的便攜式核醫(yī)學(xué)探測(cè)器不生成平面切片圖像?，F(xiàn)有的便攜式醫(yī)學(xué)成像儀設(shè)備使用臺(tái)架或鉸接臂。因?yàn)楣虘B(tài)探測(cè)器技術(shù)變得更為先進(jìn)，所以存在對(duì)于能夠利用以上技術(shù)并且替代傳統(tǒng)的核系統(tǒng)和現(xiàn)有的便攜式核醫(yī)學(xué)探測(cè)器的便攜式核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請(qǐng)?zhí)峁┛朔鲜鰡?wèn)題和其他問(wèn)題的新的和改進(jìn)的系統(tǒng)。
[0006]根據(jù)一個(gè)方面，提供一種用于對(duì)感興趣區(qū)域(ROI)進(jìn)行成像的便攜式成像系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括外殼；安裝到所述外殼的輻射探測(cè)器，所述探測(cè)器生成指示伽瑪光子撞擊在所述探測(cè)器上的位置的輻射數(shù)據(jù)；運(yùn)動(dòng)傳感器，感測(cè)所述探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)并且輸出指示在每一個(gè)伽瑪光子撞擊的時(shí)間處所述探測(cè)器的位置和取向的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；以及至少一個(gè)處理器，被編程為接收來(lái)自所述輻射探測(cè)器的輻射數(shù)據(jù)和來(lái)自所述運(yùn)動(dòng)傳感器的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，并且根據(jù)接收的輻射和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)重建ROI的3D體積圖像。
[0007]根據(jù)另一方面，提供一種用于對(duì)感興趣區(qū)域(ROI)進(jìn)行成像的便攜式成像系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括外殼；輻射探測(cè)器，其被安裝到所述外殼，以便生成指示伽瑪光子撞擊的位置的輻射數(shù)據(jù)；顯示器，其被安裝到所述外殼的相對(duì)面；以及運(yùn)動(dòng)傳感器，其被安裝在所述外殼中或被安裝到所述外殼，以便感測(cè)所述外殼的移動(dòng)，并且生成指示所述外殼的相對(duì)位置和取向的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。
[0008]根據(jù)另一方面，提供一種用于對(duì)感興趣區(qū)域(ROI)進(jìn)行成像的方法。所述方法包括將便攜式成像設(shè)備定位面向患者的R0I，所述便攜式成像設(shè)備包括探測(cè)器和運(yùn)動(dòng)傳感器，所述探測(cè)器被設(shè)置在外殼上，以便生成指示伽瑪光子撞擊的位置的輻射數(shù)據(jù)，所述運(yùn)動(dòng)傳感器感測(cè)所述探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)并且輸出指示在每一個(gè)伽瑪光子撞擊的時(shí)間處所述探測(cè)器的位置和取向的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；利用至少一個(gè)處理器接收來(lái)自所述輻射探測(cè)器的輻射數(shù)據(jù)和來(lái)自所述運(yùn)動(dòng)傳感器的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；并且通過(guò)所述處理器根據(jù)接收的輻射數(shù)據(jù)和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)重建所述ROI的圖像。
[0009]一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于便攜式醫(yī)學(xué)成像儀用于平面、切片成像目的。
[0010]另一優(yōu)點(diǎn)在于便攜式醫(yī)學(xué)成像儀設(shè)備不需要臺(tái)架或鉸接臂。
[0011]另一優(yōu)點(diǎn)在于在便攜式醫(yī)學(xué)成像儀之內(nèi)進(jìn)行成像、處理、重建以及圖像數(shù)據(jù)的顯
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[0012]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀和理解下面的詳細(xì)描述的基礎(chǔ)上將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]本發(fā)明可以采取各種部件和部件的布置，以及各種步驟和步驟的安排的形式。附圖僅出于圖示優(yōu)選實(shí)施例的目的，并不應(yīng)該被解釋為限制本發(fā)明。
[0014]圖1圖示了根據(jù)本申請(qǐng)的便攜式醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的透視圖。
[0015]圖2圖示了根據(jù)本申請(qǐng)的便攜式醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)。
[0016]圖3圖示了根據(jù)本申請(qǐng)使用便攜式醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)對(duì)患者進(jìn)行成像的方法的方框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]本公開(kāi)提供不需要固定臺(tái)架或旋轉(zhuǎn)臺(tái)架的便攜式單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影(SPECT)成像系統(tǒng)。作為替代，所述系統(tǒng)采用被布置在便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10的框架中的探測(cè)器模塊。所述系統(tǒng)尤其很好地適于諸如對(duì)心臟、大腦、甲狀腺、骨骼、關(guān)節(jié)、韌帶、肌鍵、肌肉、神經(jīng)、腎臟、肺等等進(jìn)行SPECT成像的應(yīng)用。在成像期間，便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10被定位并保持臨近和面向患者的身體的感興趣區(qū)域(ROI) —段時(shí)間，以便采集投影圖像。將來(lái)自多個(gè)角度的投影圖像重建為3D體積圖像，根據(jù)所述3D體積圖像能夠生成切片圖像、表面渲染圖像和類似的圖像。
[0018]參照?qǐng)D1-2，SPECT系統(tǒng)包括便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10。便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10被設(shè)計(jì)尺寸用于便攜式操作，并且使用戶能夠?qū)⑻綔y(cè)器保持對(duì)著患者身體以便采集投影圖像。便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10包括筆記本電腦或平板尺寸的電子設(shè)備。關(guān)于手持式，便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10僅由用戶的手操作，S卩，不需要臺(tái)架、支撐架或鉸接臂。通過(guò)被設(shè)計(jì)為筆記本電腦或平板的尺寸，該設(shè)備幾乎能夠被攜帶到用戶經(jīng)過(guò)的任何地方(例如，用戶不受承載大而笨重的設(shè)備的限制)。在一些實(shí)施例中，便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10極為便攜(例如，小形狀因子、薄、低輪廓、輕重量)。通過(guò)示例的方式，便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10可以與諸如手持式計(jì)算機(jī)或平板PC的消費(fèi)類電子產(chǎn)品相對(duì)應(yīng)。
[0019]在一些實(shí)施例中，便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10執(zhí)行單個(gè)功能(例如采集患者的圖像數(shù)據(jù))。在一些實(shí)施例中，便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10執(zhí)行多個(gè)功能(例如，圖像采集和圖像處理)。在另一實(shí)施例中，便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10能夠處理數(shù)據(jù)，并且更具體地處理成像數(shù)據(jù)、運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和/或加速度數(shù)據(jù)等等。在一些實(shí)施例中，便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10能夠無(wú)線地和/或經(jīng)由有線路徑對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行通信。
[0020]便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10包括外殼12，該外殼12被配置為至少部分地包圍與便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10相關(guān)聯(lián)的任何適當(dāng)數(shù)目的部件。例如，外殼12可以包圍并且內(nèi)部地支撐用于為便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10提供計(jì)算操作的各種電子部件(包括集成電路芯片和其他電路)。集成電路芯片和其他電路包括微處理器、存儲(chǔ)器、電池、電路板、I/o、各種輸入/輸出(I/O)支持電路等等。在一個(gè)實(shí)施例中，外殼12按照這樣一種方式整體地形成以便構(gòu)成單個(gè)完整單元。外殼12能夠由例如包括塑料、金屬、陶瓷等等的任何數(shù)目的材料形成。
[0021]盡管便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10可以經(jīng)過(guò)各種有線連接進(jìn)行連接，但是應(yīng)當(dāng)理解，這不是限制。在一個(gè)實(shí)施例中，電子便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10也包括用于無(wú)線通信的機(jī)制。例如，如所示出的，便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10可以包括天線。天線可以被設(shè)置到外殼12內(nèi)部。無(wú)線通信能夠基于許多不同的無(wú)線協(xié)議，包括例如藍(lán)牙、RF、802.11等。
[0022]便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10也包括顯示器14，其被配置為定義/承載便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10的用戶界面。例如，顯示器提供對(duì)于顯示屏14的觀看區(qū)域，所述顯示屏14用于顯示采集的圖像或圖形用戶界面。在一些實(shí)施例中，便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10提供用戶界面(未示出)，所述用戶界面能夠用于將用戶輸入事件提供到便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10。這樣的用戶輸入事件能夠用于任何數(shù)目的目的，諸如改變圖像采集或重建設(shè)置，在被呈現(xiàn)在顯示屏14上的顯示屏之間進(jìn)行選擇等等。在一個(gè)實(shí)施例中，顯示器14的觀看區(qū)域是觸敏的，用于接收有助于控制正在顯不屏上顯不的各種方面的一個(gè)或多個(gè)觸摸輸入。
[0023]在一些實(shí)施例中，便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10也包括一個(gè)或多個(gè)連接器，所述連接器用于將數(shù)據(jù)從便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10來(lái)回地傳輸。連接器可以用于將圖像數(shù)據(jù)、運(yùn)動(dòng)和/或加速度數(shù)據(jù)、生理數(shù)據(jù)等等以及操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序等等從便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10來(lái)回地上傳或下載。例如，測(cè)量患者的生理參數(shù)并且生成指示其的生理數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程醫(yī)療設(shè)備可以利用一個(gè)或多個(gè)連接器連接到便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10。這些遠(yuǎn)程醫(yī)療設(shè)備包括ECG傳感器、血壓傳感器、脈搏傳感器、呼吸傳感器等等。例如，遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)傳感器用于測(cè)量在圖像采集期間存在的心臟和呼吸運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然，其他遠(yuǎn)程醫(yī)療設(shè)備能夠與患者相關(guān)聯(lián)，并且并不是所有上述遠(yuǎn)程醫(yī)療設(shè)備在任何給定時(shí)間都必須與患者相關(guān)聯(lián)。也預(yù)期遠(yuǎn)程醫(yī)療設(shè)備經(jīng)由基于許多不同的無(wú)線協(xié)議的無(wú)線通信來(lái)傳送生理數(shù)據(jù)，所述許多不同的無(wú)線協(xié)議包括例如藍(lán)牙、RF、802.11 等等。
[0024]為了采集圖像，便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10被保持在要被成像的患者上方(未示出)?；颊甙ㄒ槐銛y式醫(yī)學(xué)成像儀10成像的感興趣區(qū)域(ROI)。ROI的示例包括但不局限于心臟、大腦、甲狀腺、骨骼、關(guān)節(jié)、韌帶、肌鍵、肌肉、神經(jīng)、腎臟、肺、腫瘤、病變等等。在成像之前，ROI被注入有一個(gè)或多個(gè)放射性同位素，所述一個(gè)或多個(gè)放射性同位素包括但不局限于Tc - 99m、1-131、Ga - 67、In-1ll等等。在一些實(shí)施例中，放射性同位素與放射性配體組合以便創(chuàng)建放射性藥物，所述放射性藥物結(jié)合到具體類型的組織或由該具體類型的組織優(yōu)先吸收。
[0025]如下文討論的，便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10包括一個(gè)或多個(gè)輻射探測(cè)器16，其用于探測(cè)輻射事件并且對(duì)ROI進(jìn)行成像。具體地說(shuō)，被附著到便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10的外殼12的框架18支撐便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10的一個(gè)或多個(gè)輻射探測(cè)器16。在一個(gè)SPECT實(shí)施例中，探測(cè)器包括準(zhǔn)直器、閃爍體層、諸如SiPM的光敏二極管陣列。也預(yù)期固態(tài)直接伽瑪輻射探測(cè)器。在成像期間，典型地由用戶靜止地持有便攜式核醫(yī)學(xué)成像10。不要求旋轉(zhuǎn)臺(tái)架或移動(dòng)患者支撐架。因?yàn)楸銛y式醫(yī)學(xué)成像儀10在成像期間典型地保持靜止，所以便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10包括足夠數(shù)目的輻射探測(cè)器，以便捕獲ROI用于圖像重建。
[0026]然而，預(yù)期便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10在成像期間能夠移動(dòng)。便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10能夠在成像期間相對(duì)于患者輕微移動(dòng)。為了說(shuō)明便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10的運(yùn)動(dòng)，利用一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)傳感器20。運(yùn)動(dòng)傳感器20被配置為測(cè)量運(yùn)動(dòng)或加速度，諸如加速度計(jì)或陀螺儀。在一個(gè)實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)傳感器20是六軸加速度計(jì)，所述六軸加速度計(jì)包括感測(cè)元件和集成電路接口，該集成電路接口用于將測(cè)量的加速度和/或運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)提供到便攜式醫(yī)學(xué)成像儀
10。運(yùn)動(dòng)傳感器20可以被配置為感測(cè)和測(cè)量各種類型的運(yùn)動(dòng)，所述各種類型的運(yùn)動(dòng)包括但不局限于速度、加速度、旋轉(zhuǎn)以及方向。如下文所討論的，加速度和/或運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)被利用以在圖像采集期間補(bǔ)償便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10的運(yùn)動(dòng)，并且確定輻射探測(cè)器16在ROI的不同視角處的位置。根據(jù)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)確定探測(cè)器的位置和取向和/或?qū)θ肷漭椛涞能壽E的校正。在便攜式核圖像中，準(zhǔn)直器控制入射輻射相對(duì)于成像儀的軌跡。當(dāng)探測(cè)器移動(dòng)，諸如相對(duì)于例如3個(gè)正交軸的參照系平移或旋轉(zhuǎn)時(shí)，便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10使用運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)定義對(duì)于每一個(gè)輻射事件的軌跡。也預(yù)期在輔助一個(gè)或多個(gè)輻射探測(cè)器16相對(duì)于彼此的定位時(shí)利用一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)傳感器20。
[0027]在成像期間，輻射探測(cè)器16接收由被注入到ROI中的放射性同位素發(fā)射的伽瑪光子，并且生成指示放射性同位素在ROI內(nèi)的位置的輻射數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，輻射探測(cè)器16是模塊化的并且與便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10共享相同的尺寸和面積(例如，32mm x 32mm)。為了將輻射探測(cè)器16加固到框架18，連接輻射探測(cè)器16的任何方案都是恰當(dāng)?shù)摹?br> [0028]在一些實(shí)施例中，輻射探測(cè)器16包括一個(gè)或多個(gè)閃爍體元件，當(dāng)被伽瑪光子撞擊時(shí)，所述一個(gè)或多個(gè)閃爍體元件生成光閃。光閃的位置與伽瑪光子撞擊的位置相對(duì)應(yīng)。在一些實(shí)施例中，對(duì)閃爍體元件進(jìn)行像素化。進(jìn)而，在一些實(shí)施例中，閃爍元件包括接收面，所述接收面接收由放射性同位素發(fā)射的伽瑪光子。當(dāng)接收面接收伽瑪光子時(shí)，閃爍元件至少部分地從該閃爍元件的輸出面(未示出)發(fā)射光閃，所述閃爍元件的輸出面與接收面相對(duì)。閃爍元件的示例包括閃爍體板、單獨(dú)的閃爍晶體(例如，碘化鈉晶體)等等。在一些實(shí)施例中，對(duì)閃爍體元件進(jìn)行像素化。
[0029]一個(gè)或多個(gè)光敏元件感測(cè)由閃爍體元件生成的光閃，并且生成指示成像儀上的位置和光閃的強(qiáng)度的輻射數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，對(duì)光敏元件進(jìn)行像素化。例如，光敏元件的像素能夠大于閃爍體元件的像素，并且能夠采用Anger邏輯用于定位閃爍事件。進(jìn)而，在一些實(shí)施例中，光敏元件包括接收面，所述接收面接收由閃爍體元件發(fā)射的光閃。在這樣的實(shí)施例中，光敏元件的輸出面和接收面被光學(xué)地空間相關(guān)。接著，光敏元件通過(guò)感測(cè)光閃撞擊光敏元件的接收面的位置來(lái)感測(cè)光閃的位置。因?yàn)楣饷粼慕邮彰姹还鈱W(xué)地空間相關(guān)，所以光敏元件的接收面上的位置能夠與輸出面上的位置相關(guān)，所述輸出面上的位置與閃爍體元件的接收面上的位置相對(duì)應(yīng)。
[0030]在一個(gè)實(shí)施例中，光敏元件包括數(shù)字或模擬硅光電倍增管(SiPM)。當(dāng)模擬SiPM服從本公開(kāi)時(shí)，合適地采用數(shù)字SiPM。在一個(gè)實(shí)施例中，將像素化的閃爍體元件與SiPM 1:1耦合。也預(yù)期光敏元件能夠采用光電倍增管、光電二極管、光電換能器、直接光電轉(zhuǎn)換器(也叫做半導(dǎo)體伽瑪探測(cè)器)，諸如半導(dǎo)體晶體、碲鋅鎘(CZT)元件等等，等等。
[0031]每一個(gè)輻射探測(cè)器16進(jìn)一步包括控制方向和角展度的一個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)直器，輻射探測(cè)器的每一個(gè)閃爍體元件能夠從該角展度接收輻射。換言之，準(zhǔn)直器確保閃爍體元件沿著已知的射線或軌跡接收輻射。典型地，準(zhǔn)直器包括一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口，所述一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口將由閃爍體元件接收的輻射限制到經(jīng)過(guò)該開(kāi)口的輻射。準(zhǔn)直器的示例包括針孔、板條狹縫以及扇形射束狹縫。
[0032]在針孔或板條狹縫準(zhǔn)直器中，針孔或板條狹縫功能類似于針孔攝像機(jī)以便將輻射聚焦于閃爍體元件或固態(tài)探測(cè)器陣列。在板條狹縫攝像機(jī)中，板條限制輻射軌跡在狹縫的方向上的擴(kuò)展或發(fā)散。
[0033]在一些實(shí)施例中，例如一行六個(gè)的多個(gè)光敏元件共享板條狹縫準(zhǔn)直器或扇形射束狹縫準(zhǔn)直器。進(jìn)而，在一些實(shí)施例中，準(zhǔn)直器是可替代的以便允許對(duì)于不同成像技術(shù)來(lái)采用便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10。例如，取決于期望的成像技術(shù)，能夠采用用于SPECT成像或平面成像的準(zhǔn)直器。在采用模塊化準(zhǔn)直器的實(shí)施例中，能夠例如使用機(jī)械緊固件或互鎖槽的系統(tǒng)來(lái)將準(zhǔn)直器加固到輻射探測(cè)器。
[0034]也預(yù)期輻射探測(cè)器16包括諸如數(shù)字SiPM陣列的單個(gè)光敏元件陣列和諸如碘化鈉晶體板的單個(gè)閃爍體元件。
[0035]便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10的數(shù)據(jù)采集處理器22在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)收集來(lái)自輻射探測(cè)器16中的每一個(gè)的輻射數(shù)據(jù)和來(lái)自運(yùn)動(dòng)傳感器20的信息。對(duì)于輻射探測(cè)器16中的每一個(gè)，輻射數(shù)據(jù)典型地包括伽瑪光子撞擊的能量和伽瑪光子撞擊的相對(duì)應(yīng)的位置。在一些實(shí)施例中，對(duì)于每一個(gè)輻射探測(cè)器，數(shù)據(jù)采集處理器22使用輻射數(shù)據(jù)來(lái)生成在輻射探測(cè)器的空間范圍上的輻射分布。
[0036]數(shù)據(jù)采集處理器22使用從運(yùn)動(dòng)傳感器20接收的運(yùn)動(dòng)和/或加速度數(shù)據(jù)，以便確定每一個(gè)輻射探測(cè)器相對(duì)于ROI的角度取向和位置，并且使平移以及角度取向和位置與接收的輻射數(shù)據(jù)和/或輻射分布相關(guān)。使用輻射探測(cè)器上的探測(cè)器位置和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集處理器22確定每一個(gè)接收的輻射事件的軌跡(以及能量)。
[0037]在成像期間，用戶將便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10移動(dòng)到圍繞患者的其他位置，以便從多個(gè)方向和角度監(jiān)測(cè)發(fā)射的輻射。按照這種方式，輻射事件連同在三個(gè)維度中的多個(gè)軌跡一起被接收。便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10在這些位置中的每一個(gè)處在選定的時(shí)間段內(nèi)收集來(lái)自輻射探測(cè)器16中的每一個(gè)的輻射數(shù)據(jù)。為了使圖像數(shù)據(jù)恰當(dāng)?shù)貙?duì)應(yīng)到各種位置，在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集處理器22接收來(lái)自運(yùn)動(dòng)傳感器20的運(yùn)動(dòng)和/或加速度數(shù)據(jù)，并且生成在X、y和Z-方向上的運(yùn)動(dòng)的角度位置圖。這一角度位置圖描述了例如便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10相對(duì)于ROI的角度位置。接著數(shù)據(jù)采集處理器22基于該角度位置圖來(lái)使該角度位置與接收的輻射數(shù)據(jù)和/或輻射分布相關(guān)。輻射數(shù)據(jù)和/或輻射分布被存儲(chǔ)在便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器24中。進(jìn)而，與輻射數(shù)據(jù)和/或輻射分布相關(guān)的輻射的角度位置被進(jìn)一步存儲(chǔ)在圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器24中。
[0038]便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10的重建處理器26將在多個(gè)軌跡上從成像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器24收集的數(shù)據(jù)處理為三維圖像表示。在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集處理器22定義以上討論的軌跡。在另一實(shí)施例中，圖像存儲(chǔ)器24存儲(chǔ)探測(cè)器上的位置和接收每一個(gè)事件的時(shí)間。運(yùn)動(dòng)傳感器20根據(jù)時(shí)間來(lái)生成并保存運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。接著重建處理器26使來(lái)自運(yùn)動(dòng)傳感器20的位置和角度取向與探測(cè)器上的位置相關(guān)，以便使用時(shí)間信息在圖像重建期間調(diào)整位置和取向改變。
[0039]在一個(gè)實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)和/或加速度數(shù)據(jù)包括運(yùn)動(dòng)距離、方向、速度等，其用于創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)圖，所述運(yùn)動(dòng)圖用于校正沿著X、I和Z-方向的運(yùn)動(dòng)以及圍繞X、y和Z-方向旋轉(zhuǎn)的圖像數(shù)據(jù)。在另一實(shí)施例中，重建處理器26也記錄具有事件數(shù)據(jù)的測(cè)量位置的時(shí)間戳，所述具有事件數(shù)據(jù)的測(cè)量位置的時(shí)間戳用于將位置調(diào)整與圖像數(shù)據(jù)相關(guān)。也預(yù)期將接收的生理數(shù)據(jù)用于與患者的運(yùn)動(dòng)有關(guān)的運(yùn)動(dòng)圖。例如，從遠(yuǎn)程醫(yī)療設(shè)備接收的生理數(shù)據(jù)可以用于生成與患者的呼吸周期和/或心率有關(guān)的運(yùn)動(dòng)圖。在一些實(shí)施例中，處理進(jìn)一步包括根據(jù)輻射數(shù)據(jù)生成在每一個(gè)輻射探測(cè)器的空間范圍上的輻射分布。圖像表示被存儲(chǔ)在便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10的重建圖像存儲(chǔ)器28中用于隨后使用。例如，三維圖像能夠由便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10采用，和/或被顯示在顯示器14上。也預(yù)期生成的圖像數(shù)據(jù)被從便攜式醫(yī)學(xué)成像儀傳送到遠(yuǎn)程圖像處理系統(tǒng)。
[0040]存儲(chǔ)器28中的3D體積圖像被處理以便生成顯示器14上的各種顯示中的任意顯示。例如，顯示例如正交切片的一個(gè)或多個(gè)切片圖像。能夠以電影格式顯示一系列切片。也預(yù)期體積渲染、最大或最小強(qiáng)度圖像、混合圖像等等。
[0041]盡管沒(méi)有詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，通過(guò)移除準(zhǔn)直器并且調(diào)整重建算法，能夠修改便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10用于正電子發(fā)射斷層攝影(PET)。對(duì)于這樣的PET成像的應(yīng)用包括在質(zhì)子治療期間的劑量控制。對(duì)于傳輸SPECT成像，圖像能夠與輻射源一起使用、也能夠與運(yùn)動(dòng)傳感器一起使用。進(jìn)而，無(wú)論是用于SPECT成像還是用于PET成像，便攜式醫(yī)學(xué)成像儀10都能夠通過(guò)對(duì)于這兩種應(yīng)用僅使用一個(gè)患者支撐臺(tái)來(lái)與計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)、體積成像(XCT)或磁共振(MR)進(jìn)行組合用于多模成像。
[0042]如本文使用的，存儲(chǔ)器包括下列中的一個(gè)或多個(gè):非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)；磁盤或其他磁存儲(chǔ)介質(zhì)；光盤或其他光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)；隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)或其他電子存儲(chǔ)設(shè)備或芯片或可操作地互連的芯片的集合；互聯(lián)網(wǎng)/內(nèi)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，可以經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)/內(nèi)聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)從該互聯(lián)網(wǎng)/內(nèi)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器取回存儲(chǔ)的指令；等等。進(jìn)而，如本文使用的，處理器包括微處理器、微控制器、圖形處理單元(GPU)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)等等中的一個(gè)或多個(gè)；并且用戶輸入設(shè)備包括鼠標(biāo)、鍵盤、觸摸屏顯示器、一個(gè)或多個(gè)按鈕、一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)、一個(gè)或多個(gè)搬鈕開(kāi)關(guān)等等中的一個(gè)或多個(gè)。
[0043]參照?qǐng)D3，提供一種用于對(duì)ROI進(jìn)行成像的方法100。在步驟102中，對(duì)著患者的ROI來(lái)定位便攜式成像設(shè)備。便攜式成像設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)輻射探測(cè)器和運(yùn)動(dòng)傳感器，所述一個(gè)或多個(gè)輻射探測(cè)器被設(shè)置在外殼之內(nèi)，用于生成指示伽瑪光子撞擊的位置的輻射數(shù)據(jù)，所述運(yùn)動(dòng)傳感器指示在每一個(gè)撞擊處探測(cè)器的位置和取向。在步驟104中，由至少一個(gè)處理器收集來(lái)自輻射探測(cè)器和運(yùn)動(dòng)傳感器的輻射數(shù)據(jù)和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。在步驟106中，便攜式設(shè)備被重新定位到多個(gè)其他位置和/或取向中的每一個(gè)，以便跨越大約180度接收來(lái)自感興趣區(qū)域的輻射。在步驟108中，由至少一個(gè)處理器根據(jù)接收的輻射數(shù)據(jù)和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)重建ROI的3D體積圖像。在步驟110中，將重建的圖像的所有或一部分的切片圖像或其他描繪顯示在便攜式成像設(shè)備的顯示器上。
[0044]已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明。在閱讀和理解以上詳細(xì)描述的情況下對(duì)于其他人可能想到修改或替代變型。本文意圖將本發(fā)明解釋為包括落入所附權(quán)利要求及其等價(jià)方案的范圍之內(nèi)的所有這樣的修改和替代變型。
【權(quán)利要求】
1.一種用于對(duì)感興趣區(qū)域(ROI)進(jìn)行成像的便攜式成像系統(tǒng)(10)，所述系統(tǒng)(10)包括: 外殼(12)； 輻射探測(cè)器(16)，其被安裝到所述外殼(12)，所述探測(cè)器生成指示伽瑪光子撞擊在所述探測(cè)器上的位置的輻射數(shù)據(jù)； 運(yùn)動(dòng)傳感器(20)，其感測(cè)所述探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)，并且輸出指示在每一個(gè)伽瑪光子撞擊的時(shí)間處所述探測(cè)器的位置和取向的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)； 至少一個(gè)處理器(22、26)，其被編程為: 接收來(lái)自所述輻射探測(cè)器(16)的所述輻射數(shù)據(jù)和來(lái)自所述運(yùn)動(dòng)傳感器(20)的所述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；并且 根據(jù)接收的輻射數(shù)據(jù)和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)重建所述ROI的圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其中，所述便攜式核成像系統(tǒng)(10)沒(méi)有臺(tái)架。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中的任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(10)，其中，所述便攜式核成像系統(tǒng)(10)包括手持式PC或平板PC中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(10)，還包括: 顯示器(14)，其被安裝到所述外殼以便顯示所述ROI的重建的圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)(10)，其中，所述顯示器(14)和所述輻射探測(cè)器(16)被平行于彼此地安裝在所述外殼(12)的相對(duì)面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中的任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(10)，其中，當(dāng)所述系統(tǒng)(10)被手動(dòng)定位并且被保持在位置中時(shí)，所述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)用于執(zhí)行下列中的至少一個(gè):補(bǔ)償所述便攜式核成像系統(tǒng)(10)的運(yùn)動(dòng)和確定所述輻射探測(cè)器(16)在所述ROI的不同視角處的角度位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中的任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(10)，還包括: 遠(yuǎn)程醫(yī)療設(shè)備，其測(cè)量所述患者的生理參數(shù)并且生成指示所述患者的生理參數(shù)的生理數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)(10)，其中，所述生理數(shù)據(jù)用于補(bǔ)償所述患者的運(yùn)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中的任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(10)，其中，根據(jù)接收的輻射數(shù)據(jù)和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的所述ROI的所述圖像是3D體積圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中的任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(10)，其中，所述輻射探測(cè)器(16)包括: 至少一個(gè)閃爍體元件，其對(duì)伽瑪光子撞擊做出響應(yīng)而生成光閃；以及 光敏元件陣列，諸如數(shù)字硅光電倍增管，其對(duì)所述光閃做出響應(yīng)而生成所述輻射數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中的任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(10)，其中，所述輻射探測(cè)器(16)包括: 固態(tài)探測(cè)器陣列，其對(duì)伽瑪光子撞擊做出響應(yīng)而生成輻射數(shù)據(jù)。
12.一種用于對(duì)感興趣區(qū)域(ROI)進(jìn)行成像的便攜式成像系統(tǒng)，所述系統(tǒng)(10)包括: 外殼(12)； 輻射探測(cè)器(16)，被安裝到所述外殼(12)，以便生成指示伽瑪光子撞擊的位置的輻射數(shù)據(jù)； 顯示器(14)，其被安裝到所述外殼的相對(duì)面； 運(yùn)動(dòng)傳感器(20)，其被安裝在所述外殼中或被安裝到所述外殼，以便感測(cè)所述外殼的移動(dòng)，并且生成指示所述外殼的相對(duì)位置和取向的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于對(duì)感興趣區(qū)域(ROI)進(jìn)行成像的便攜式成像系統(tǒng)，還包括: 重建處理器，其接收來(lái)自所述輻射探測(cè)器(16)的所述輻射數(shù)據(jù)和來(lái)自所述運(yùn)動(dòng)傳感器(20)的所述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；并且根據(jù)接收的輻射數(shù)據(jù)和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)重建所述ROI的圖像。
14.一種用于對(duì)感興趣區(qū)域(ROI)進(jìn)行成像的方法，所述方法包括: 將便攜式成像設(shè)備(10)定位面向患者的R0I，所述便攜式成像設(shè)備(10)包括探測(cè)器(16)和運(yùn)動(dòng)傳感器(20)，所述探測(cè)器(16)被設(shè)置在所述外殼(12)上，以便生成指示伽瑪光子撞擊的位置的輻射數(shù)據(jù)，所述運(yùn)動(dòng)傳感器(20)感測(cè)所述探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)，并且輸出指示在每一個(gè)伽瑪光子撞擊的時(shí)間處所述探測(cè)器的位置和取向的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。 利用至少一個(gè)處理器(22、26)接收來(lái)自所述輻射探測(cè)器(16)的所述輻射數(shù)據(jù)和來(lái)自所述運(yùn)動(dòng)傳感器(20)的所述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；以及 通過(guò)所述處理器(22、26)根據(jù)接收的輻射數(shù)據(jù)和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)重建所述ROI的圖像。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法(50)，還包括: 將所述便攜式圖像設(shè)備定位在面向所述ROI的多個(gè)位置和取向中的每一個(gè)中。
16.根據(jù)權(quán)利要求14-15中的任意一項(xiàng)所述的方法，還包括: 將重建的圖像顯示在所述便攜式成像設(shè)備(10)的顯示器(14)上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括: 確定所述輻射探測(cè)器(16)相對(duì)于所述ROI的角度取向和位置，以及 使所述角度取向和位置與接收的輻射數(shù)據(jù)相關(guān)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16-18中的任意一項(xiàng)所述的方法，還包括: 根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)確定所述輻射探測(cè)器(16)在所述ROI的不同視角處的角度位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求14-18中的任意一項(xiàng)所述的方法，還包括: 測(cè)量所述患者的生理參數(shù)，并且生成指示所述患者的生理參數(shù)的生理數(shù)據(jù)；以及 利用所述生理數(shù)據(jù)補(bǔ)償所述患者的運(yùn)動(dòng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求14-19中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述便攜式成像設(shè)備(10)被手動(dòng)定位并且被保持在位置中。
【文檔編號(hào)】G01T1/164GK104204853SQ201380018123
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月30日
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