多模態(tài)成像系統(tǒng)及應用其的多模態(tài)成像方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種多模態(tài)成像系統(tǒng)及應用其的多模態(tài)成像方法。該多模態(tài)成像系統(tǒng)包括：CT成像裝置、偶數個PET成像裝置、SPECT成像裝置、光聲成像裝置、旋轉裝置及控制裝置，旋轉裝置形成用于放置待成像生物樣品的容納空間，旋轉裝置相對于待成像生物樣品可轉動，CT成像裝置、偶數個PET成像裝置、SPECT成像裝置以及光聲成像裝置圍繞容納空間且間隔地設置在旋轉裝置上，并分別與控制裝置電連接，其中，偶數個PET成像裝置相對于待成像生物樣品對稱設置。應用本發(fā)明的技術方案，該多模態(tài)成像系統(tǒng)解決了現有技術中無法將多個單模態(tài)成像技術在時間和空間上組合起來形成優(yōu)勢互補的醫(yī)療成像技術的問題。
【專利說明】
多模態(tài)成像系統(tǒng)及應用其的多模態(tài)成像方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)學成像技術領域，具體地，涉及一種多模態(tài)成像系統(tǒng)及應用其的多模態(tài)成像方法。
【背景技術】
[0002]現代醫(yī)學成像技術屬于一種非侵入式的檢測方法，通過提供人體組織、器官的結構和功能圖像以用于醫(yī)學診斷，醫(yī)學成像技術已經在人類生活中扮演著越來越重要的角色。
[0003]醫(yī)學成像技術一般分為結構成像技術和功能成像技術兩大類。常見的結構成像技術包括CT成像技術、MRI成像技術和超聲成像技術，而功能成像技術包括功能性MRI成像技術、SPECT成像技術、PET成像技術和OCT成像技術。
[0004]CT成像技術是一種基于X射線的醫(yī)學成像技術，能夠掃描目標指定區(qū)域并生成斷層圖像，并且具有高分辨率。PET成像技術利用注入體內的放射性核素來進行顯像，可以動態(tài)地反映生物體的生理和生化信息。SPECT成像技術無需昂貴的回旋加速器來制備核素藥物，但其空間分辨率和數據信噪比較PET成像技術要差很多。光聲成像技術是指:當寬束短脈沖激光輻照生物組織時，位于組織體內的吸收體(如腫瘤)吸收脈沖光能量，從而升溫膨脹，產生超聲波;這時，位于組織體表面的超聲探測器件可以接收到這些外傳的超聲波，并依據探測到的光聲信號來重建組織內光能量吸收分布的圖像。光聲成像技術檢測的是超聲信號，反映的是光能量吸收的差異，該技術很好的結合了光學和超聲兩種成像技術的優(yōu)點。
[0005]但是，現有技術中仍無法將CT成像技術、PET成像技術、SPECT成像技術和光聲成像技術在時間和空間上組合起來形成優(yōu)勢互補的醫(yī)療成像技術。
【發(fā)明內容】
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種多模態(tài)成像系統(tǒng)及應用其的多模態(tài)成像方法，旨在解決現有技術中無法將多個單模態(tài)成像技術在時間和空間上組合起來形成優(yōu)勢互補的醫(yī)療成像技術的問題。
[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是:提供一種多模態(tài)成像系統(tǒng)，包括:CT成像裝置、偶數個PET成像裝置、SPECT成像裝置、光聲成像裝置、旋轉裝置及控制裝置，旋轉裝置形成用于放置待成像生物樣品的容納空間，旋轉裝置相對于待成像生物樣品可轉動，CT成像裝置、偶數個PET成像裝置、SPECT成像裝置以及光聲成像裝置圍繞容納空間且間隔地設置在旋轉裝置上，CT成像裝置、偶數個PET成像裝置、SPECT成像裝置以及光聲成像裝置分別與控制裝置電連接，其中，偶數個PET成像裝置相對于待成像生物樣品對稱設置。
[0008]可選地，CT成像裝置包括CT球管和CT探測器，CT球管和CT探測器均安裝在旋轉裝置上，且CT球管和CT探測器相對于待成像生物樣品對稱設置，其中，CT探測器與控制裝置電連接。
[0009]可選地，光聲成像裝置包括超聲換能器和激光器，超聲換能器安裝在旋轉裝置上，激光器相對于待成像生物樣品固定設置，其中，超聲換能器與控制器電連接。
[0010]可選地，待成像生物樣品與激光器之間的連線為水平軸線，旋轉裝置相對于待成像生物樣品在垂直于水平軸線的豎直平面內轉動。
[0011]可選地，待成像生物樣品與激光器之間的連線為豎直軸線，旋轉裝置相對于待成像生物樣品在垂直于豎直軸線的水平平面內轉動。
[0012]可選地，多模態(tài)成像系統(tǒng)還包括待成像生物樣品承載座，該待成像生物樣品承載座在待成像生物樣品與激光器之間的連線的方向可移動地設置，且在進行成像操作過程中位于容納空間內。
[0013]可選地，多模態(tài)成像系統(tǒng)還包括防輻射屏蔽罩，旋轉裝置安裝在防輻射屏蔽罩內，控制裝置位于防輻射屏蔽罩外。
[0014]根據本發(fā)明的另一方曼，提供了一種多模態(tài)成像方法，該多模態(tài)成像方法采用前述的多模態(tài)成像系統(tǒng)進行成像操作，多模態(tài)成像方法包括以下操作步驟:
[0015]步驟S10:將放置待成像生物樣品放置于多模態(tài)成像系統(tǒng)的旋轉裝置所形成的容納空間內；
[0016]步驟S20:開啟多模態(tài)成像系統(tǒng)的CT成像裝置、PET成像裝置、SPECT成像裝置、光聲成像裝置中的至少兩個，然后開啟旋轉裝置使CT成像裝置、PET成像裝置、SPECT成像裝置及光聲成像裝置圍繞待成像生物樣品轉動以采集待成像生物樣品的數據信息；
[0017]步驟S30:多模態(tài)成像系統(tǒng)的控制裝置根據數據信息進行分析并重建待成像生物樣品的三維多模態(tài)圖像。
[0018]可選地，在步驟S20的成像操作過程中，當PET成像裝置和SPECT成像裝置同時開啟時，對PET成像裝置和SPECT成像裝置同時設置預設能量閥值，使PET成像裝置探測到能量值大于預設能量閥值的γ射線，使SPECT成像裝置探測到能量值小于預設能量閥值的γ射線。
[0019]可選地，在步驟S20的成像操作過程中，當開啟CT成像裝置時，旋轉裝置相對于待成像生物樣品轉過一個圓周后關閉CT成像裝置以結束CT數據信息的采集操作;或者，先保持旋轉裝置不動，并使待成像生物樣品在容納空間內轉動，然后在成像生物樣品轉動的同時使旋轉裝置轉動一個角度增量，在旋轉裝置轉動一個角度增量的過程中關閉CT成像裝置以結束CT數據信息的采集操作。
[0020]本發(fā)明中，通過CT成像裝置、PET成像裝置、SPECT成像裝置及光聲成像裝置在旋轉裝置上在同一時間、同一空間位置對待成像生物樣品進行各自的成像數據信息進行采集，然后統(tǒng)一地在控制裝置中進行分析處理后重建待成像生物樣品的三維多模態(tài)圖像。因此，該多模態(tài)成像系統(tǒng)的應用，能夠解決現有技術中無法將多個單模態(tài)成像技術在時間和空間上組合起來形成優(yōu)勢互補的醫(yī)療成像技術的問題。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的多模態(tài)成像系統(tǒng)的實施例的主視結構示意圖；
[0022]圖2是圖1的右視結構示意圖。
[0023]在附圖中:
[0024]11、CT球管；12、CT探測器;20、PET成像裝置；
[0025]30、SPECT成像裝置;41、超聲換能器;42、激光器；
[0026]50、旋轉裝置;60、待成像生物樣品。
【具體實施方式】
[0027]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0028]需要說明的是，當元件被稱為“固定于”或“設置于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者間接在該另一個元件上。當一個元件被稱為“連接于”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者間接連接至該另一個元件上。
[0029]還需要說明的是，本實施例中的左、右、上、下等方位用語，僅是互為相對概念或是以產品的正常使用狀態(tài)為參考的，而不應該認為是具有限制性的。
[0030]如圖1和圖2所示，本實施例的多模態(tài)成像系統(tǒng)包括CT成像裝置、偶數個PET成像裝置20、SPECT成像裝置30、光聲成像裝置、旋轉裝置50及控制裝置。該多模態(tài)成像系統(tǒng)的旋轉裝置50形成用于放置待成像生物樣品60的容納空間，旋轉裝置50相對于待成像生物樣品60可轉動，CT成像裝置、偶數個PET成像裝置20、SPECT成像裝置30以及光聲成像裝置圍繞容納空間且間隔地設置在旋轉裝置50上，CT成像裝置、偶數個PET成像裝置20、SPECT成像裝置30以及光聲成像裝置分別與控制裝置電連接，其中，偶數個PET成像裝置20相對于待成像生物樣品60對稱設置。
[0031]通過CT成像裝置、PET成像裝置20、SPECT成像裝置30及光聲成像裝置在旋轉裝置50上在同一時間、同一空間位置對待成像生物樣品60進行各自的成像數據信息進行采集，然后統(tǒng)一地在控制裝置中進行分析處理后重建待成像生物樣品60的三維多模態(tài)圖像。因此，該多模態(tài)成像系統(tǒng)的應用，能夠解決現有技術中無法將多個單模態(tài)成像技術在時間和空間上組合起來形成優(yōu)勢互補的醫(yī)療成像技術的問題，通過融合不同模態(tài)成像的長處，將獲取的組織形態(tài)和功能/分子信息互為補充，可以得到更全面的信息，有助于疾病早期診斷以及治療方案的確定和動態(tài)評估。
[0032]在本實施例中，CT成像裝置包括CT球管11和CT探測器12，CT球管11用于產生X射線，通過X射線來對待成像生物樣品60進行照射，CT探測器12用于收集經過待成像生物樣品60后的X射線信號。CT球管11和CT探測器12均安裝在旋轉裝置上，且CT球管11和CT探測器12相對于待成像生物樣品60對稱設置，從而使X射線在照射待成像生物樣品60之后就能馬上被CT探測器12所接收而進行數據信息收集，而無需將X射線進行轉換后再到達CT探測器12而導致X射線能量的減弱。其中，CT探測器12與控制裝置電連接，CT探測器12將采集到的X射線信號傳送至控制裝置進行數據信息的分析處理。
[0033]如圖2所示，本實施例的光聲成像裝置包括超聲換能器41和激光器42。激光器42用來發(fā)出短脈沖激光對待成像生物樣品60進行照射，從而產生相應的超聲波數據信息;超聲換能器用于采集短脈沖激光與待成像生物樣品60作用所發(fā)出的超聲波，從而將超聲波轉換為能量信息作為光聲成像的數據信息。超聲換能器41安裝在旋轉裝置50上，激光器42相對于待成像生物樣品60固定設置，其中，超聲換能器41與控制器電連接。
[0034]具體地，本實施例的待成像生物樣品60與激光器42之間的連線為水平軸線，旋轉裝置50相對于待成像生物樣品60在垂直于水平軸線的豎直平面內轉動，即旋轉裝置50在豎直面內圍繞待成像生物樣品60以逆時針方向旋轉。如圖2所示，以激光器42為原點建立空間直角坐標系xyz，坐標系X軸為水平軸，坐標系y軸為豎直軸，且坐標系z軸即為待成像生物樣品60與激光器42之間的連線為水平軸線，旋轉裝置50旋轉的豎直平面平行于X軸y軸確定的平面，旋轉裝置50繞z軸轉動。
[0035]在本實施例中，為了更加方便、穩(wěn)定地放置待成像生物樣品60，因此多模態(tài)成像系統(tǒng)還包括待成像生物樣品承載座，該待成像生物樣品承載座在待成像生物樣品60與激光器42之間的連線的方向可移動地設置，在放置待成像生物樣品60之前，待成像生物樣品承載座從容納空間內沿z軸方向移動出來，當放置完成待成像生物樣品60之后，待成像生物樣品承載座連同待成像生物樣品60—起沿z軸方向移動入容納空間內，且在進行成像操作過程中一直位于容納空間內。
[0036]優(yōu)選地，由于在對該多模態(tài)成像系統(tǒng)進行操作采集信息的過程，一些放射性射線會對工作人員的人身安全產生損害，因此，多模態(tài)成像系統(tǒng)還包括防輻射屏蔽罩，該防輻射屏蔽罩是水平設置的，旋轉裝置50安裝在防輻射屏蔽罩內，控制裝置位于防輻射屏蔽罩外，從而保護工作人員不受放射性射線的輻射損害，確保工作人員的人身健康。
[0037]在另一可行的實施方式中，與上述實施例相比較，具有以下不同之處。待成像生物樣品60與激光器42之間的連線為豎直軸線，旋轉裝置50相對于待成像生物樣品60在垂直于豎直軸線的水平平面內轉動。此時，空間直角坐標系xyz的z軸為豎直軸，X軸y軸共同確定一水平面，旋轉裝置50逆時針轉動的平面與1軸7軸確定的水平面平行，待成像生物樣品承載座為沿z軸豎直設置并z軸方向上下地移動。除上述不同之外，其余結構均相同，在此不再贅述。
[0038]根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種多模態(tài)成像方法。該多模態(tài)成像方法采用前述的多模態(tài)成像系統(tǒng)進行成像操作，多模態(tài)成像方法包括以下操作步驟:
[0039]步驟S10:將放置待成像生物樣品60放置于多模態(tài)成像系統(tǒng)的旋轉裝置50所形成的容納空間內，當需要成像的對象是疾病患者時，患者可以平躺或站立在待成像生物樣品承載座上，然后待成像生物樣品承載座連同患者一起移動如容納空間內；
[0040]步驟S20:開啟多模態(tài)成像系統(tǒng)的CT成像裝置、PET成像裝置20、SPECT成像裝置30、光聲成像裝置中的至少兩個(可以開啟其中的兩個、三個、四個)，然后開啟旋轉裝置50使CT成像裝置、PET成像裝置20、SPECT成像裝置30及光聲成像裝置圍繞待成像生物樣品60轉動以采集待成像生物樣品的數據信息，在旋轉裝置50轉動的過程中，當旋轉裝置50要完成多個模態(tài)的數據信息采集，則旋轉裝置50與待成像生物樣品60之間需相對地轉過n(n為大于O的整數)個圓周；
[0041]步驟S30:多模態(tài)成像系統(tǒng)的控制裝置根據數據信息進行分析并重建待成像生物樣品的三維多模態(tài)圖像。
[0042]其中，本方法的步驟S20的成像操作過程中，當PET成像裝置20和SPECT成像裝置30同時開啟時，對PET成像裝置20和SPECT成像裝置30同時設置預設能量閥值，使PET成像裝置20探測到能量值大于預設能量閥值的γ射線，使SPECT成像裝置30探測到能量值小于預設能量閥值的γ射線。
[0043]此外，在步驟S20的成像操作過程中，當開啟CT成像裝置時，旋轉裝置相對于待成像生物樣品轉過一個圓周后關閉CT成像裝置以結束CT數據信息的采集操作，關閉CT成像裝置是為了降低CT輻射劑量。
[0044]或者，在步驟S20的成像操作過程中，當開啟CT成像裝置時，先保持旋轉裝置50不動，并使待成像生物樣品60在容納空間內轉動，然后在成像生物樣品60轉動的同時使旋轉裝置50轉動一個角度增量該角度增量可以是1°?180°之間的任意角度值，在旋轉裝置50轉動一個角度增量的過程中關閉CT成像裝置以結束CT數據信息的采集操作。在旋轉裝置50完成了一個角度增量之后，將旋轉裝置50保持靜止一段時間(大于Is)，在完成CT數據信息采集之后可以將CT成像裝置關閉，也可以提早關閉，以降低CT輻射劑量。然后旋轉裝置50在待成像生物樣品60轉動的同時繼續(xù)轉動角度增量，并且之后停止Is以上時間。
[0045]以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種多模態(tài)成像系統(tǒng)，其特征在于，包括:CT成像裝置、偶數個PET成像裝置、SPECT成像裝置、光聲成像裝置、旋轉裝置及控制裝置，所述旋轉裝置形成用于放置待成像生物樣品的容納空間，所述旋轉裝置相對于所述待成像生物樣品可轉動，所述CT成像裝置、偶數個所述PET成像裝置、所述SPECT成像裝置以及所述光聲成像裝置圍繞所述容納空間且間隔地設置在所述旋轉裝置上，所述CT成像裝置、偶數個所述PET成像裝置、所述SPECT成像裝置以及所述光聲成像裝置分別與所述控制裝置電連接，其中，偶數個所述PET成像裝置相對于所述待成像生物樣品對稱設置。2.如權利要求1所述的多模態(tài)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述CT成像裝置包括CT球管和CT探測器，所述CT球管和所述CT探測器均安裝在所述旋轉裝置上，且所述CT球管和所述CT探測器相對于所述待成像生物樣品對稱設置，其中，所述CT探測器與所述控制裝置電連接。3.如權利要求1所述的多模態(tài)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述光聲成像裝置包括超聲換能器和激光器，所述超聲換能器安裝在所述旋轉裝置上，所述激光器相對于所述待成像生物樣品固定設置，其中，所述超聲換能器與所述控制器電連接。4.如權利要求3所述的多模態(tài)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述待成像生物樣品與所述激光器之間的連線為水平軸線，所述旋轉裝置相對于所述待成像生物樣品在垂直于所述水平軸線的豎直平面內轉動。5.如權利要求3所述的多模態(tài)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述待成像生物樣品與所述激光器之間的連線為豎直軸線，所述旋轉裝置相對于所述待成像生物樣品在垂直于所述豎直軸線的水平平面內轉動。6.如權利要求4或5所述的多模態(tài)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述多模態(tài)成像系統(tǒng)還包括待成像生物樣品承載座，該待成像生物樣品承載座在所述待成像生物樣品與所述激光器之間的連線的方向可移動地設置，且在進行成像操作過程中位于所述容納空間內。7.如權利要求6所述的多模態(tài)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述多模態(tài)成像系統(tǒng)還包括防輻射屏蔽罩，所述旋轉裝置安裝在所述防輻射屏蔽罩內，所述控制裝置位于所述防輻射屏蔽罩外。8.—種多模態(tài)成像方法，其特征在于，該多模態(tài)成像方法采用權利要求1至7中任一項所述的多模態(tài)成像系統(tǒng)進行成像操作，所述多模態(tài)成像方法包括以下操作步驟: 步驟SlO:將放置待成像生物樣品放置于所述多模態(tài)成像系統(tǒng)的旋轉裝置所形成的容納空間內； 步驟S20:開啟所述多模態(tài)成像系統(tǒng)的CT成像裝置、PET成像裝置、SPECT成像裝置、光聲成像裝置中的至少兩個，然后開啟所述旋轉裝置使所述CT成像裝置、所述PET成像裝置、所述SPECT成像裝置及光聲成像裝置圍繞所述待成像生物樣品轉動以采集所述待成像生物樣品的數據信息； 步驟S30:所述多模態(tài)成像系統(tǒng)的控制裝置根據所述數據信息進行分析并重建所述待成像生物樣品的三維多模態(tài)圖像。9.如權利要求8所述的多模態(tài)成像方法，其特征在于，在所述步驟S20的成像操作過程中，當所述PET成像裝置和所述SPECT成像裝置同時開啟時，對所述PET成像裝置和所述SPECT成像裝置同時設置預設能量閥值，使所述PET成像裝置探測到能量值大于所述預設能量閥值的γ射線，使所述SPECT成像裝置探測到能量值小于所述預設能量閥值的γ射線。10.如權利要求8所述的多模態(tài)成像方法，其特征在于，在所述步驟S20的成像操作過程中，當開啟所述CT成像裝置時， 所述旋轉裝置相對于所述待成像生物樣品轉過一個圓周后關閉所述CT成像裝置以結束CT數據信息的采集操作； 或者，先保持所述旋轉裝置不動，并使所述待成像生物樣品在所述容納空間內轉動，然后在所述成像生物樣品轉動的同時使所述旋轉裝置轉動一個角度增量，在所述旋轉裝置轉動一個角度增量的過程中關閉所述CT成像裝置以結束CT數據信息的采集操作。
【文檔編號】A61B5/00GK105919557SQ201610348138
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】胡戰(zhàn)利, 梁棟, 楊永峰, 鄭海榮
【申請人】深圳先進技術研究院