本發(fā)明涉及一種醫(yī)療器械，更具體地涉及一種具有窗口的平板pet成像裝置。

背景技術(shù)：

癌癥是當(dāng)前對人類生命健康威脅最大的疾病之一，當(dāng)前普遍采用手術(shù)、放療以及化療作為癌癥的治療手段。對于放療而言，其利用放射性同位素的射線、x線治療機(jī)產(chǎn)生的普通x線、加速器產(chǎn)生的高能x線、各種加速器產(chǎn)生的電子束、質(zhì)子、快中子以及重粒子等進(jìn)行癌癥治療，放療作為一種重要的癌癥治療手段，如何提升其療效是人們重點(diǎn)研究的方向。通常，通過優(yōu)化射線的劑量分布可以顯著的提升放療的療效，而優(yōu)化射線的劑量分布的關(guān)鍵在于準(zhǔn)確的獲取腫瘤及其周圍組織的生理生化信息。

為了提升放療療效，通常在手術(shù)或放療之前進(jìn)行定位導(dǎo)航以準(zhǔn)確的獲取腫瘤及其周圍組織的生理生化信息?，F(xiàn)有技術(shù)中定位導(dǎo)航通常采用醫(yī)學(xué)影像設(shè)備對病變器官的癌細(xì)胞區(qū)域進(jìn)行初步的定位，然后對病變區(qū)域進(jìn)行手術(shù)切除或放射治療。然而，目前的臨床放療導(dǎo)航系統(tǒng)仍存在以下問題：

首先，當(dāng)前的定位導(dǎo)航主要基于ct等解剖圖像進(jìn)行，難以準(zhǔn)確地識別乏氧組織和壞死病灶。放療射線對腫瘤的治療作用主要體現(xiàn)在殺傷活性腫瘤細(xì)胞，尤其是富氧細(xì)胞。射線作用于細(xì)胞會(huì)引起水分子的電離，形成自由基r·，比如oh·自由基，若細(xì)胞中有分子氧存在，則自由基r·會(huì)產(chǎn)生如下反應(yīng)：r·+o2→ro2·，從而進(jìn)一步引發(fā)對細(xì)胞內(nèi)的分子產(chǎn)生破壞作用的產(chǎn)物。上述反應(yīng)的前提是氧氣的存在，當(dāng)腫瘤組織處于乏氧狀態(tài)時(shí)，射線對于腫瘤的治療作用就會(huì)大大減弱。此外，對于腫瘤中存在的壞死組織，已經(jīng)不需要進(jìn)行照射。因此，為了減輕對病人的正常組織的傷害，在放療中需要能夠調(diào)整乏氧組織以及壞死區(qū)域的照射劑量，準(zhǔn)確地識別乏氧組織和壞死病灶就顯得尤為重要。

其次，當(dāng)前對于亞臨床病灶的治療存在一定盲目性，ct等設(shè)備無法對亞臨床病灶進(jìn)行有效定位，更無法為放療提供導(dǎo)航。亞臨床病灶(例如乳腺癌)是腫瘤發(fā)病過程中經(jīng)常出現(xiàn)的伴隨癥狀，其通常位于腫瘤主體周圍或遠(yuǎn)隔位置，有時(shí)是多發(fā)病灶，其在顯微鏡下為陰性的組織，通常難以發(fā)現(xiàn)，采用一般的臨床檢查更無法發(fā)現(xiàn)。若亞臨床病灶不加以消滅，會(huì)造成相當(dāng)大數(shù)目的病人治療失敗。

再次，現(xiàn)有技術(shù)的定位導(dǎo)航不能實(shí)時(shí)的向醫(yī)生或者技師反饋腫瘤及其周圍組織的生理生化信息。在放療過程中，自由基會(huì)對活體細(xì)胞造成損傷，比如，腫瘤組織活性降低造成氧分壓降低，導(dǎo)致病灶的射線靈敏度降低；又比如，由于人體本身生理機(jī)能的復(fù)雜性，會(huì)產(chǎn)生臨床上各種偶然或者難以預(yù)見的狀況，導(dǎo)致不能及時(shí)判斷射線對于正常組織是否即將產(chǎn)生不可逆損傷。因此，若能夠及時(shí)反饋腫瘤及其周圍組織的生理生化信息，在射線即將對正常組織產(chǎn)生不可逆損傷之前調(diào)整劑量的分布，將會(huì)降低對患者的損傷，提高患者生活質(zhì)量和存活率。

最后，現(xiàn)有技術(shù)中獲得的劑量分布不夠精確。在做放療計(jì)劃時(shí)，考慮到呼吸及器官運(yùn)動(dòng)、患者定位的重復(fù)誤差對靶體積的影響，為了保證放療效果，放療時(shí)采用的計(jì)劃靶區(qū)一般會(huì)比實(shí)際靶區(qū)半徑多數(shù)厘米，如此在放療時(shí)會(huì)增加對正常組織的損傷，尤其是當(dāng)靶區(qū)與射線敏感組織重合時(shí)將陷入兩難的境地，若為了保護(hù)對射線敏感的正常組織而減小靶區(qū)面積或降低劑量，則不能夠?qū)Σ≡钤斐捎行?；若為了充分治療而使用較大靶區(qū)域和劑量，則導(dǎo)致組織受到額外劑量照射，對正常組織造成更大損傷。因此，若能夠提高劑量分布的精度，則可降低對正常組織的損傷。

綜上，從放射生物學(xué)的角度而言，為了改善放療的效果，就要求放療導(dǎo)航和觀測的設(shè)備能夠準(zhǔn)確地從生理生化信息方面反應(yīng)組織的狀態(tài)和變化，快速提供信息以實(shí)現(xiàn)定位導(dǎo)航和實(shí)時(shí)反饋，同時(shí)以高分辨率實(shí)現(xiàn)對靶區(qū)的精確的劑量分布。

正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像(pet，positronemissiontomography)作為一種功能成像技術(shù)，相對于ct而言，其在放療定位導(dǎo)航中獲取腫瘤及其周圍組織的生理生化信息時(shí)有著絕對的優(yōu)勢，同時(shí)相對于mri而言，其并不會(huì)由于磁化手術(shù)設(shè)備而影響手術(shù)操作。因此，應(yīng)用pet成像技術(shù)進(jìn)行腫瘤手術(shù)的放療導(dǎo)航是一種科學(xué)有效的選擇。

傳統(tǒng)的pet采用多個(gè)探測器部件組建成接近環(huán)形結(jié)構(gòu)的封閉成像系統(tǒng)，比如日本的taigayamaya等人提出的openpet(參見aninitialinvestigationofopenpetgeometries，2007ieeenuclearsciencesymposiumconferencerecord)，其采用環(huán)形探測環(huán)結(jié)構(gòu)，如圖1所示，其特點(diǎn)在于采用兩個(gè)相互平行的、相隔一定間距的探測環(huán)1和2，這樣放療射線就可以通過兩個(gè)探測環(huán)中間的空間3照射到人體4。此方法雖然能夠解決探測環(huán)阻擋放療射線的問題，然而在使用同樣數(shù)量探測器的情況下，由于靈敏度與探測環(huán)的覆蓋角度成正比，openpet的覆蓋角度會(huì)隨著間距的增大而減小，相對于傳統(tǒng)pet會(huì)進(jìn)一步犧牲其靈敏度，導(dǎo)致成像性能惡化，難以做到實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)成像進(jìn)行放療導(dǎo)航。同時(shí)，為了使視場能夠覆蓋大部分人的軀干，目前臨床的環(huán)形結(jié)構(gòu)pet的內(nèi)徑一般在70cm以上、外徑可達(dá)2m左右，體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可供醫(yī)療人員操作的空間有限，因此仍然難以和放療設(shè)備整合使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種具有窗口的平板pet成像裝置，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中在進(jìn)行放療導(dǎo)航時(shí)無法實(shí)時(shí)的定位掃描而且操作空間不足的問題。

本發(fā)明提供的具有窗口的平板pet成像裝置，包括：第一平板，第一平板由多個(gè)pet探測器依序排列形成板狀，第一平板上設(shè)置有至少一個(gè)窗口；第二平板，第二平板由若干個(gè)pet探測器依序排列形成板狀，第二平板平行于第一平板設(shè)置；以及支撐裝置，第一平板和第二平板固定于支撐裝置上。

窗口的面積為所述pet探測器面積的整數(shù)倍。

窗口的面積介于1平方厘米～1平方米之間。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第二平板上設(shè)置至少一個(gè)窗口。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一平板和第二平板形狀相同。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一平板和第二平板形狀不同。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，支撐裝置包括：旋轉(zhuǎn)支架；兩條第一導(dǎo)軌，第一導(dǎo)軌相互平行的設(shè)置于旋轉(zhuǎn)支架上；以及至少兩條第二導(dǎo)軌，第二導(dǎo)軌垂直于第一導(dǎo)軌且通過第一滑塊固定于第一導(dǎo)軌上，第一平板和第二平板通過第二滑塊鉸接于第二導(dǎo)軌上。

每個(gè)第一滑塊上還設(shè)置有垂直于第一導(dǎo)軌且向相對的另一第一導(dǎo)軌延伸的固定板，第二軌道固定于固定板上。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，支撐裝置還包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及第三導(dǎo)軌，其中，旋轉(zhuǎn)支架為圓形，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)齒輪與旋轉(zhuǎn)支架嚙合，第三導(dǎo)軌分布垂直于第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌，第一平板和第二平板通過第三滑塊固定于第三導(dǎo)軌上。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，pet探測器的形狀為三角形或平行四邊形。

本發(fā)明提供的具有窗口的平板pet成像裝置，便于在手術(shù)或放療過程中對癌細(xì)胞進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷定位，可以實(shí)時(shí)反映癌細(xì)胞的分布狀況和病理情況，避免了因?yàn)榘┘?xì)胞的擴(kuò)散變化等造成的定位失誤；同時(shí)，本發(fā)明中在平板pet上設(shè)置窗口，在保證實(shí)時(shí)定位掃描效果的同時(shí)為放療等其它操作提供了空間，可以真正實(shí)現(xiàn)在不影響治療操作的前提下進(jìn)行實(shí)時(shí)的診斷、定位、導(dǎo)航；另外，本發(fā)明能夠準(zhǔn)確地從生理生化信息方面反應(yīng)組織的狀態(tài)和變化，實(shí)現(xiàn)放療導(dǎo)航中快速成像，從而為提高射線劑量分布的精度提供依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，從而改善放療效果。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的openpet的環(huán)形探測環(huán)結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有窗口的平板pet成像裝置的立體示意圖；

圖3是根據(jù)圖2的具有窗口的平板pet成像裝置的探測器陣列和窗口的布置示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的探測器陣列和窗口的布置示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的探測器陣列和窗口的布置示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的探測器陣列和窗口的布置示意圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的具有窗口的平板pet成像裝置的立體示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，以下實(shí)施例僅 用于說明本發(fā)明而非用于限制本發(fā)明的范圍。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有窗口的平板pet成像裝置的立體示意圖，由圖2可知，本發(fā)明提供的平板pet成像裝置包括第一平板10、第二平板20以及支撐機(jī)構(gòu)，第一平板10和第二平板20平行布置且通過支撐裝置固定。具體而言，該支撐裝置包括第一導(dǎo)軌30、第二導(dǎo)軌40以及旋轉(zhuǎn)支架50，其中，兩條平行布置的第一導(dǎo)軌30設(shè)置于環(huán)形平板狀的旋轉(zhuǎn)支架50的同一側(cè)，每條第一導(dǎo)軌30上設(shè)置兩個(gè)第一滑塊31，第一滑塊31卡扣于第一導(dǎo)軌30上并且可沿第一導(dǎo)軌30滑動(dòng)；每個(gè)第一滑塊31上還設(shè)置有垂直于第一導(dǎo)軌30且向相對的另一第一導(dǎo)軌30延伸的固定板41；第二軌道40垂直于第一導(dǎo)軌30且通過固定塊42固定于固定板41上，第一平板10和第二平板20分別通過第二滑塊43鉸接于第二導(dǎo)軌40上，從而使得第一平板10和第二平板20可以沿著第二導(dǎo)軌40滑動(dòng)同時(shí)分別圍繞第二導(dǎo)軌40轉(zhuǎn)動(dòng)；第一平板10上設(shè)置有一窗口11，該窗口11在放療導(dǎo)航時(shí)可方便醫(yī)療人員進(jìn)行其它操作，比如透過窗口11引入x射線等。

圖3是根據(jù)圖2的第一平板10和第二平板20的探測器陣列和窗口的布置示意圖，由圖3可知，第一平板10和第二平板20均包括若干個(gè)依序排列的pet探測器12、22，pet探測器12、22可由常規(guī)的連接方式連接，比如機(jī)械部件連接，夾具連接等。第一平板10和第二平板20的形狀可以根據(jù)需要制作為不同形狀，比如圓形或者環(huán)形，同樣，第一平板10和第二平板20的大小可以根據(jù)需要調(diào)整為相同或者不同，在圖3中，第一平板10和第二平板20整體均形成為大小相同的矩形板狀，其中，第一平板10上通過移除中間的3x3個(gè)pet探測器12而形成窗口11，窗口11的大小大致等于單個(gè)pet探測器12的面積的九倍。通常，窗口11的面積為單個(gè)pet探測器的面積的整數(shù)倍，由于單個(gè)pet探測器可根據(jù)不同需要切割為不同大小，因此，單個(gè)窗口11的面積可為1平方厘米～1平方米不等。

值得注意的是，在本發(fā)明中，窗口11的位置、數(shù)量和大小可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整，比如窗口的位置可以在任意一個(gè)平板上進(jìn)行調(diào)整，窗口的數(shù)量也可以為兩個(gè)或兩個(gè)以上，窗口還可以同時(shí)位于第一平板和第二平板上，圖4-圖6示出了本發(fā)明的另外的實(shí)施例，在此作為舉例而非限制。

如圖4所示，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，其中相同部件的附圖標(biāo)記通過增加100的數(shù)字進(jìn)行標(biāo)示，第一平板110上設(shè)置有兩個(gè)窗口111，兩個(gè)窗 口111的位置大致沿第一平板110的對角線分布，每個(gè)窗口111的面積為單個(gè)pet探測器面積的四倍。

如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其中相同部件的附圖標(biāo)記通過增加200的數(shù)字進(jìn)行標(biāo)示，第一平板210上設(shè)置有一個(gè)窗口211，該窗口211的面積為單個(gè)pet探測器的面積的九倍；第二平板220中間設(shè)置有窗口221，窗口221的位置與窗口211對應(yīng)，窗口221的面積也為單個(gè)pet探測器的面積的九倍。

另外，如圖6所示，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其中相同部件的附圖標(biāo)記通過增加300的數(shù)字進(jìn)行標(biāo)示，圖中第一平板310和第二平板320均為異形組合板，即第一平板310和第二平板320均由三角形的pet探測器312、322和正方形的pet探測器313、323依序排列而形成。在該實(shí)施例中，第一平板310上設(shè)置有兩個(gè)窗口311，窗口311的面積大致為單個(gè)pet探測器313的面積的四倍。

本發(fā)明采用兩個(gè)相互平行的pet平板，可用于在腫瘤治療過程中進(jìn)行掃描成像，實(shí)時(shí)地對腫瘤細(xì)胞進(jìn)行追蹤定位。本發(fā)明在pet平板上根據(jù)使用需要設(shè)置窗口，能夠在兩平板之間以及垂直于平板的方向提供空間通道，從而為腫瘤治療操作留出足夠的空間以用于醫(yī)療人員操作或者允許射線通過，同時(shí)由于節(jié)省了探測器數(shù)量，從而大大降低了成本。

再如圖2所示，本發(fā)明在使用時(shí)，第一平板10和第二平板20的間距可通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(圖中未示)沿著第一導(dǎo)軌30進(jìn)行調(diào)整以便更好地適應(yīng)腫瘤區(qū)域的大小。同時(shí)，第一平板10和第二平板20還可以分別沿著第二導(dǎo)軌40在垂直于第一導(dǎo)軌30的方向上移動(dòng)，從而調(diào)整第一平板10和第二平板20的相對位置以獲得更好的成像效果。另外，第一平板10和第二平板20還可以圍繞相應(yīng)的第二導(dǎo)軌40同步旋轉(zhuǎn)以改變窗口的傾斜方向和相對位置。本發(fā)明中在平板pet上設(shè)置窗口后對整體探測精度的影響幾乎可以忽略不計(jì)。

另外，如圖7所示，根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，其中相同部件的附圖標(biāo)記通過增加400的數(shù)字進(jìn)行標(biāo)示，在該實(shí)施例中，第一平板410、第二平板420、第一導(dǎo)軌430、第二導(dǎo)軌440以及旋轉(zhuǎn)支架450與圖1的實(shí)施例中均相同，下面僅描述不同的部分。在圖7中，本發(fā)明還包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)460以及第三導(dǎo)軌470，其中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)460的驅(qū)動(dòng)軸上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)齒輪461，旋轉(zhuǎn)支架450上設(shè)置有沿圓周分布的嚙合齒451，嚙合齒451與驅(qū)動(dòng)齒輪461 嚙合以在驅(qū)動(dòng)電機(jī)460的驅(qū)動(dòng)下使得旋轉(zhuǎn)支架450轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將第一平板410和第二平板420轉(zhuǎn)動(dòng)至所需位置；固定塊442上設(shè)置有垂直于第一導(dǎo)軌430延伸的第三固定板472，第三固定板472上設(shè)置有垂直于第一導(dǎo)軌430且垂直于第三固定板472延伸的第三導(dǎo)軌470，第一平板410或者第二平板420上相對的兩個(gè)對邊上分別設(shè)置兩個(gè)第三滑塊471，第三滑塊471卡扣于第三導(dǎo)軌470上，從而使得第一平板410或者第二平板420可沿著第三導(dǎo)軌470滑動(dòng)。在該實(shí)施例中，第一平板410或者第二平板420可實(shí)現(xiàn)沿三個(gè)維度的直線運(yùn)動(dòng)，即沿第一導(dǎo)軌430、沿第二導(dǎo)軌440以及沿第三導(dǎo)軌470的直線運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)圍繞旋轉(zhuǎn)支架450的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而使得第一平板410和第二平板420可以根據(jù)治療需要實(shí)現(xiàn)任意的排列位置。

本發(fā)明提供的帶窗口的平板pet探測系統(tǒng)，可便于在手術(shù)或放療前進(jìn)行定位導(dǎo)航，能夠有效鑒別殘余病灶、壞死病灶以及亞臨床病灶等組織，能夠提高治療成功率；本發(fā)明可以結(jié)合其他成像設(shè)備進(jìn)行共床位同時(shí)多模成像，可以消除掃描時(shí)間差內(nèi)組織自身產(chǎn)生的變化的影響以及消除圖像融合時(shí)的誤差；可以與顯微鏡、“達(dá)芬奇手術(shù)系統(tǒng)”等設(shè)備共用，用以檢測、發(fā)現(xiàn)臨床或者生物學(xué)研究中的其他生理生化現(xiàn)象等。

以上所述的，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用以限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的上述實(shí)施例還可以做出各種變化。即凡是依據(jù)本發(fā)明申請的權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落入本發(fā)明專利的權(quán)利要求保護(hù)范圍，比如圖2中窗口11可設(shè)置為沿垂直于第一導(dǎo)軌30的方向延伸將第一平板10分割為兩個(gè)單獨(dú)的平板；再比如圖5中窗口211、221可分別設(shè)置為沿垂直于第一導(dǎo)軌的方向延伸并分別將第一平板210、第二平板220分割為兩個(gè)單獨(dú)的平板；再比如本發(fā)明中的支撐裝置還可以形成為其它能夠滿足任意移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，在此不再一一列舉。本發(fā)明未詳盡描述的均為常規(guī)技術(shù)內(nèi)容。