專利名稱：一種可變結構的正電子發(fā)射斷層成像機架的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種正電子發(fā)射斷層成像機架，屬于醫(yī)學成像儀器領域。
背景技術：
正電子發(fā)射斷層成像(Positron Emission Tomography，以下簡稱PET)是一種尖端的核醫(yī)學造影方法，通過探測活體內(nèi)放射示蹤分子的分布狀態(tài)，無創(chuàng)、定量、動態(tài)地評估各器官/組織的代謝水平、生化反應、功能活動和灌注，PET成像儀在重大疾病的診療、 病理學研究、藥理學研究、藥物開發(fā)等領域已體現(xiàn)出了巨大的應用價值(Hao Peng, Craig S.Levin,"Recent Developments in PET Instrumentation,，，Current Pharmaceutical Biotechnology, vol. 11,pp.555-571,2010)。PET成像儀通過探測模塊接收并沉積Y光子，將其轉(zhuǎn)換為電信號進行信號處理， 提取時間、位置、能量等相關信息，并傳輸這些信息進行圖像處理獲得被檢測對象的活度分布圖像。目前，PET系統(tǒng)仍然采用傳統(tǒng)通用設計模式，每個探測模塊性能基本一致、尺寸一致，并且，完全固定在機架上，不能夠根據(jù)需要進行調(diào)整探測環(huán)形狀或探測模塊的性能構成，系統(tǒng)一旦搭建完成，機架在檢測過程中固定不動，或以固定模式圍繞固定中心進行旋轉(zhuǎn) (Michael Ε.Phelps, PET Physics, Instrumentation，and Scanners，Springer，2006)，靈活性明顯不足，限制了其檢測能力。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種可變結構的正電子發(fā)射斷層成像機架，該機架能夠多自由度地調(diào)整機架內(nèi)的探測模塊，根據(jù)應用和用戶的需要，調(diào)整探測模塊的徑向位置、 圓周位置、方向和在探測環(huán)上的順序，搭建具有多種尺寸和性能構成的圓形、類圓形、橢圓形、類橢圓形、矩形以及其它規(guī)則和不規(guī)則形狀的探測環(huán)。本實用新型提供的一種可變結構的正電子發(fā)射斷層成像機架包括機架內(nèi)環(huán)，該機架內(nèi)環(huán)上設置有一圓形軌道，該圓形軌道上安裝有多個用于放置探測模塊的模塊軌道，各模塊軌道上的探測模塊一起形成用于成像的探測環(huán)，各探測模塊能在模塊軌道上實現(xiàn)徑向移動、圓周運動和/或方向調(diào)整，從而構建多種尺寸和/或形狀的探測環(huán)。進一步地，所述模塊軌道按其軸線沿徑向布置在圓形軌道上，該模塊軌道上裝配有傳動裝置，用于驅(qū)動探測模塊沿該模塊軌道滑動，實現(xiàn)徑向移動。進一步地，所述模塊軌道固定或可滑動地安裝在圓形軌道上。進一步地，所述模塊軌道為雙層結構，包括下層的模塊軌道基座和上層的模塊軌道主體，該模塊軌道主體用于容置探測模塊，所述模塊軌道基座固定或可滑動地安裝在圓形軌道上，該模塊軌道主體能夠相對所述模塊軌道基座旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)對探測模塊方向的調(diào)整。本實用新型提供的一種可變結構的正電子發(fā)射斷層成像機架還可以采用如下結構，該結構與第一種結構不同的是機架還包含機架固定環(huán)。機架內(nèi)環(huán)和機架固定環(huán)對心安裝在一起。機架固定環(huán)可以安裝在機架內(nèi)環(huán)內(nèi)，亦可以安裝在機架內(nèi)環(huán)外。機架固定環(huán)固定不動。機架內(nèi)環(huán)采用電機驅(qū)動，可相對機架固定環(huán)轉(zhuǎn)動。機架內(nèi)環(huán)上的裝置均可以與第一種結構相同。相比第一種結構，在該結構下，探測環(huán)可以做周向運動。本實用新型提供的一種可變結構的正電子發(fā)射斷層成像機架還可以采用如下結構，該結構與第一種結構不同的是機架還包含機架外環(huán)，機架內(nèi)環(huán)和機架外環(huán)對心安裝在一起。機架內(nèi)環(huán)裝在機架外環(huán)內(nèi)。機架內(nèi)環(huán)固定不動。機架外環(huán)采用電機驅(qū)動，可以相對機架內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)動。機架內(nèi)環(huán)上的裝置均可以與第一種結構相同。機架外環(huán)上安裝有若干個機械臂。機械臂的大小可以不同。機械臂的數(shù)目和模塊軌道的數(shù)目可以不同。在機械臂的作用下，探測模塊能夠從原有模塊軌道中取出，通過機架外環(huán)的圓周運動，再放置到其它模塊軌道中。相比第一種結構，在該結構下，可以對探測環(huán)上的各個探測模塊進行重新排布。本實用新型提供的一種可變結構的正電子發(fā)射斷層成像機架還可以同時包括機架內(nèi)環(huán)、機架固定環(huán)和機架外環(huán)。機架內(nèi)環(huán)、機架固定環(huán)和機架外環(huán)對心安裝在一起。機架內(nèi)環(huán)安裝在機架外環(huán)內(nèi)，機架固定環(huán)可以安裝在機架內(nèi)環(huán)內(nèi)，或安裝在機架內(nèi)環(huán)和機架外環(huán)之間，或安裝在機架外環(huán)外面。機架固定環(huán)固定不動。機架內(nèi)環(huán)和機架外環(huán)采用電機驅(qū)動，均可相對機架固定環(huán)轉(zhuǎn)動。機架內(nèi)環(huán)上的裝置與第一種結構相同。機架外環(huán)上的裝置與第三種結構相同。在該結構下，探測模塊在內(nèi)環(huán)上可以通過模塊軌道做徑向移動、圓周運動和方向變換，用以構建多種尺寸和形狀的探測環(huán)；探測環(huán)可以做圓周運動；可以對探測環(huán)上的各個探測模塊進行重新排布。所述模塊軌道按其軸線沿徑向安裝，可以裝配傳動裝置，用于驅(qū)動探測模塊沿該模塊軌道徑向運動，工作行程在探測模塊不脫離模塊軌道的范圍內(nèi)。所述模塊軌道也可以固定安裝在圓形軌道上。也可以采用電機給每個模塊軌道添加動力，使其可以沿圓形軌道轉(zhuǎn)動，電機能夠提供自鎖力。所述模塊軌道可以采用雙層結構，包括下層的模塊軌道基座和上層的模塊軌道主體。模塊軌道主體用于放置探測模塊，可以相對模塊軌道基座轉(zhuǎn)動，從而改變探測模塊的方向。模塊軌道基座可以裝配自鎖機構，也可以固定安裝在圓形軌道上。也可以采用電機給每個模塊軌道基座添加動力，使其可以沿圓形軌道轉(zhuǎn)動。所述模塊軌道的大小可以不同，可以用于容納不同尺寸的探測模塊?？梢栽跈C架內(nèi)環(huán)上安裝不同大小的模塊軌道，也可以通過設計模塊軌道的結構改變其大小?？筛淖兇笮〉哪K軌道包括傳動裝置和夾持裝置。夾持裝置用于夾持探測模塊，其大小可更改。夾持裝置可以采用雙面夾持，或者單面夾持，或其它方式實現(xiàn)。所述機械臂上安裝有機械爪和徑向進給裝置。機械爪用于夾持探測模塊，在徑向進給裝置作用下機械爪夾持探測模塊沿徑向移動，運動行程在探測模塊脫離模塊軌道之后或進入模塊軌道之前的范圍內(nèi)。多個機械臂的大小可以不同。本實用新型提供的可變結構的電子發(fā)射斷層成像機架，能夠多自由度地調(diào)整機架內(nèi)的探測模塊，根據(jù)應用和用戶的需要，調(diào)整探測模塊的徑向位置、圓周位置、方向和在探測環(huán)上的順序，搭建具有多種尺寸和性能構成的圓形、類圓形、橢圓形、類橢圓形、矩形以及其它規(guī)則和不規(guī)則形狀的探測環(huán)。探測模塊通過模塊軌道做徑向移動、圓周運動和方向變換，用以構建多種尺寸和形狀的探測環(huán)；可以在機械臂作用下移動到其它模塊軌道，改變探測模塊的順序，以搭建具有多種不同性能的探測模塊的探測環(huán)。整個探測環(huán)可以做圓周運動。該機架結構適應性強，可調(diào)整性高，是實現(xiàn)量體裁衣式、一機多能式、一機多用式的應用適應性的正電子發(fā)射斷層成像儀器的關鍵技術。

圖1為本實用新型可變結構的正電子發(fā)射斷層成像機架第一種結構的整體外觀圖；圖2為本實用新型可變結構的正電子發(fā)射斷層成像機架第二種結構的整體外觀圖；圖3為本實用新型可變結構的正電子發(fā)射斷層成像機架第三種結構的整體外觀圖；圖4(a)和(b)分別為本實用新型可變結構的正電子發(fā)射斷層成像機架第四種結構的整體外觀圖和A-A剖視圖；圖5(a)_5(f)為本實用新型可變結構的正電子發(fā)射斷層成像機架的幾種典型變換后的結構的整體外觀圖。圖中1、機架內(nèi)環(huán)；2、模塊軌道；3、探測模塊；4、機架固定環(huán)；5、機架外環(huán)；6、機械臂；7、電動機；8、螺桿；9、夾持機構基座；10、不同性能的探測模塊；11、不同尺寸的探測模塊。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步詳細說明。如圖1所示，本實用新型可變結構的正電子發(fā)射斷層成像機架包括機架內(nèi)環(huán)1，機架內(nèi)環(huán)1固定不動。機架內(nèi)環(huán)1上有一圓形軌道，圓形軌道上安裝有若干個模塊軌道2。模塊軌道2用于放置探測模塊3。在機架內(nèi)環(huán)1上工作的探測模塊3即構成探測環(huán)。探測模塊3可以通過模塊軌道2做徑向移動、圓周運動和方向變換，用以構建多種尺寸和形狀的探測環(huán)。模塊軌道2按其軸線沿徑向安裝，可以裝配傳動裝置，用于驅(qū)動探測模塊3沿該模塊軌道2徑向運動，工作行程在探測模塊3不脫離模塊軌道2的范圍內(nèi)。可以采用齒輪齒條傳動、螺紋傳動、直線電機等傳動方案，用以控制探測模塊3沿徑向運動。例如，采用齒輪齒條傳動方案時，在探測模塊軌道2上安裝帶齒輪的電機、在探測模塊3上安裝齒條，齒輪與齒條相嚙合。模塊軌道2也可以固定安裝在圓形軌道上。也可以采用電機給每個模塊軌道2添加動力，使其可以沿圓形軌道轉(zhuǎn)動，電機也可以提供自鎖力。模塊軌道2可以采用雙層結構，包括下層的模塊軌道基座和上層的模塊軌道主體。模塊軌道主體用于放置探測模塊3，可以相對模塊軌道基座轉(zhuǎn)動，從而改變探測模塊3 的方向。模塊軌道基座可以裝配自鎖機構，也可以固定安裝在圓形軌道上。也可以采用電機給每個模塊軌道基座添加動力，使其可以沿圓形軌道轉(zhuǎn)動。模塊軌道2的大小可以不同，可以用于容納不同尺寸的探測模塊3。可以在機架內(nèi)環(huán)1上安裝不同大小的模塊軌道2，也可以通過設計模塊軌道2的結構改變其大小?？筛淖兇笮〉哪K軌道2包括傳動裝置和夾持裝置。夾持裝置用于夾持探測模塊3，其大小可更改。夾持裝置可以采用雙面夾持，或者單面夾持，或其它方式實現(xiàn)。例如，采用雙面夾持方案時，模塊軌道2徑向方向兩側(cè)裝有夾持擋板，一側(cè)或兩側(cè)夾持擋板裝有滾輪，可以在電機控制下沿與徑向垂直的方向運動，改變模塊軌道2的大小。如圖2所示，本實用新型可變結構的正電子發(fā)射斷層成像機架還可以采用如下結構，該結構與第一種結構不同的是機架還包含機架固定環(huán)4。機架內(nèi)環(huán)1和機架固定環(huán)4 對心安裝在一起。機架固定環(huán)4可以安裝在機架內(nèi)環(huán)1內(nèi)，亦可以安裝在機架內(nèi)環(huán)1夕卜。 機架固定環(huán)4固定不動。機架內(nèi)環(huán)1采用電機驅(qū)動，可相對機架固定環(huán)4轉(zhuǎn)動。機架內(nèi)環(huán) 1和機架固定環(huán)4之間采用圓柱滾子支撐，或潤滑油潤滑，或其它方式進行裝配。機架內(nèi)環(huán) 1上的裝置均可以與第一種結構相同。相比第一種結構，在該結構下，探測環(huán)可以做周向運動。如圖3所示，本實用新型可變結構的正電子發(fā)射斷層成像機架還可以采用如下結構，該結構與第一種結構不同的是機架還包含機架外環(huán)5，機架內(nèi)環(huán)1和機架外環(huán)5對心安裝在一起。機架內(nèi)環(huán)1裝在機架外環(huán)5內(nèi)。機架內(nèi)環(huán)1固定不動。機架外環(huán)5采用電機驅(qū)動，可以相對機架內(nèi)環(huán)1轉(zhuǎn)動。機架內(nèi)環(huán)1和機架外環(huán)5之間采用圓柱滾子支撐，或潤滑油潤滑，或其它方式進行裝配。機架內(nèi)環(huán)1上的裝置均可以與第一種結構相同。機架外環(huán)5上安裝有若干個機械臂6。機械臂6的大小可以不同。機械臂6的數(shù)目和模塊軌道2 的數(shù)目可以不同。在機械臂6的作用下，探測模塊3能夠從原有模塊軌道2中取出，通過機架外環(huán)5的圓周運動，再放置到其它模塊軌道2中。相比第一種結構，在該結構下，可以對探測環(huán)上的各個探測模塊進行重新排布。機械臂6上安裝有機械爪和徑向進給裝置。機械爪用于夾持探測模塊3，在徑向進給裝置作用下機械爪夾持探測模塊8沿徑向移動，運動行程在探測模塊3脫離模塊軌道 2之后或進入模塊軌道2之前的范圍內(nèi)。多個機械臂6的大小可以不同。徑向進給裝置包括電動機7、螺桿8和夾持機構基座9，夾持機構基座9在螺桿8 的帶動下采用螺紋傳動沿徑向運動。徑向進給裝置也可以采用液壓傳動、直線電機等傳動方式構建。如圖4(a)和4(b)所示，本實用新型可變結構的正電子發(fā)射斷層成像機架還可以同時包括機架內(nèi)環(huán)1、機架固定環(huán)4和機架外環(huán)5。機架內(nèi)環(huán)1、機架固定環(huán)4和機架外環(huán)5 對心安裝在一起。機架內(nèi)環(huán)1安裝在機架外環(huán)5內(nèi)，機架固定環(huán)4可以安裝在機架內(nèi)環(huán)1 內(nèi)，或安裝在機架內(nèi)環(huán)1和機架外環(huán)5之間，或安裝在機架外環(huán)5外面。機架固定環(huán)4固定不動。機架內(nèi)環(huán)1和機架外環(huán)5采用電機驅(qū)動，均可相對機架固定環(huán)4轉(zhuǎn)動。相鄰機架環(huán) (機架內(nèi)環(huán)1、機架外環(huán)5、機架固定環(huán)4)之間采用圓柱滾子支撐，或潤滑油潤滑，或其它方式進行裝配。機架內(nèi)環(huán)1上的裝置與第一種結構相同。機架外環(huán)5上的裝置與第三種結構相同。在該結構下，探測模塊3在內(nèi)環(huán)上可以通過模塊軌道2做徑向移動、圓周運動和方向變換，用以構建多種尺寸和形狀的探測環(huán)；探測環(huán)可以做圓周運動；可以對探測環(huán)上的各個探測模塊進行重新排布。如圖3所示，機架內(nèi)有12個探測模塊，12個機械臂，每個探測模塊尺寸一致，12個探測模塊構成緊湊的正12邊形。如圖5(a)所示，該實施例是圖3中每個探測模塊沿模塊軌道向外移動后的示意圖，探測環(huán)的半徑變大。[0037]如圖5(b)所示，該實施例是圖5(a)中探測模塊隨模塊軌道進行圓周運動后的示意圖，其中，6個探測模塊聚集，其它6個探測模塊分散在探測環(huán)上。如圖5(c)所示，該實施例是圖5(a)中探測模塊方向改變和隨模塊軌道進行圓周運動后的示意圖，12個探測模塊構成具有4個平板探測器的矩形探測環(huán)，每個平板探測器包含3個探測模塊。如圖5(d)所示，該實施例是圖5(a)中將部分探測模塊更換為大小相同但性能不同的探測模塊，并且探測模塊隨模塊軌道進行圓周運動后的示意圖。如圖5 (e)所示，該實施例是圖3中將部分探測模塊更換為不同尺寸探測模塊的示意圖。如圖5(f)所示，該實施例中，機械臂的數(shù)量與模塊軌道數(shù)量不同，其中，具有模塊軌道12個，機械臂4個。機械臂在機架外環(huán)上也可以有其它布局方式，可以非均勻分布。本實用新型不僅局限于上述具體實施方式
，本領域一般技術人員根據(jù)本實用新型公開的內(nèi)容，可以采用其它多種具體實施方式
實施本實用新型，因此，凡是采用本實用新型的設計結構和思路，做一些簡單的變化或更改的設計，都屬于本實用新型保護的范圍。
權利要求1.一種可變結構的正電子發(fā)射斷層成像機架，其特征在于，該機架包括機架內(nèi)環(huán)(1)， 該機架內(nèi)環(huán)(1)上設置有一圓形軌道，該圓形軌道上安裝有多個用于放置探測模塊(3)的模塊軌道O)，各模塊軌道( 上的探測模塊C3) —起形成用于成像的探測環(huán)，各探測模塊 (3)能在模塊軌道(2)上實現(xiàn)徑向移動、圓周運動和/或方向調(diào)整，從而構建多種尺寸和/ 或形狀的探測環(huán)。
2.根據(jù)權利要求1所述的機架，其特征在于，所述模塊軌道( 按其軸線沿徑向布置在圓形軌道上，該模塊軌道( 上裝配有傳動裝置，用于驅(qū)動探測模塊C3)沿該模塊軌道(2) 滑動，實現(xiàn)徑向移動。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的機架，其特征在于，所述模塊軌道( 固定或可滑動地安裝在圓形軌道上。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的機架，其特征在于，所述模塊軌道(2)為雙層結構，包括下層的模塊軌道基座和上層的模塊軌道主體，該模塊軌道主體用于容置探測模塊(3)，所述模塊軌道基座固定或可滑動地安裝在圓形軌道上，該模塊軌道主體能夠相對所述模塊軌道基座旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)對探測模塊C3)方向的調(diào)整。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的機架，其特征在于，所述模塊軌道(2)的大小不同，用以容納不同尺寸的探測模塊(3)。
6.根據(jù)權利要求5所述的機架，其特征在于，所述模塊軌道( 還包括夾持裝置，該夾持裝置用于夾持探測模塊(3)，其大小可變。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的機架，其特征在于，該機架上還包括一與所述機架內(nèi)環(huán) (1)同心安裝的機架固定環(huán)G)，該機架固定環(huán)(4)安裝在機架內(nèi)環(huán)(1)內(nèi)或安裝在機架內(nèi)環(huán)(1)外，所述機架固定環(huán)固定不動，機架內(nèi)環(huán)(1)可相對機架固定環(huán)(4)轉(zhuǎn)動。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的機架，其特征在于，該機架上還包括一與所述機架內(nèi)環(huán) (1)同心安裝的機架外環(huán)(5)，所述機架外環(huán)( 裝在機架內(nèi)環(huán)(1)外，所述機架外環(huán)(5) 可相對機架內(nèi)環(huán)(1)轉(zhuǎn)動，該機架外環(huán)(5)上安裝有若干個機械臂(6)，該機械臂(6)能夠夾持探測模塊( 在各模塊軌道( 之間的移動。
9.根據(jù)權利要求8所述的機架，其特征在于，所述機械臂(6)上安裝有機械爪和徑向進給裝置，該機械爪用于夾持探測模塊(3)，在該徑向進給裝置作用下，機械爪夾持探測模塊 (3)實現(xiàn)在各模塊軌道( 之間的移動。
10.根據(jù)權利要求8所述的機架，其特征在于，所述機架外環(huán)(5)上的機械臂(6)的大小可以不同，所述機械臂(6)和模塊軌道O)的數(shù)量可以不同。
專利摘要本實用新型公開了一種可變結構的正電子發(fā)射斷層成像機架，能夠多自由度地調(diào)整機架內(nèi)的探測模塊，該機架包括機架內(nèi)環(huán)和/或機架固定環(huán)和/或機架外環(huán)，各模塊軌道上的探測模塊形成用于成像的探測環(huán)，探測模塊能夠在機架內(nèi)環(huán)的圓形軌道上的模塊軌道上實現(xiàn)徑向移動、圓周運動和/或方向調(diào)整，用以構建多種尺寸和/或形狀的探測環(huán)；能夠在機架外環(huán)上的機械臂的作用下移動到其它模塊軌道上，改變探測模塊的順序，以搭建具有多種不同性能的探測模塊的探測環(huán)。整個探測環(huán)可以做圓周運動。該機架結構適應性強，可調(diào)整性高，是實現(xiàn)量體裁衣式、一機多能式、一機多用式的應用適應性的正電子發(fā)射斷層成像儀器的關鍵技術。
文檔編號A61B6/02GK202151361SQ20112009670
公開日2012年2月29日 申請日期2011年4月2日 優(yōu)先權日2011年4月2日
發(fā)明者劉晶晶, 李炳軒, 肖鵬, 謝慶國 申請人:蘇州瑞派寧科技有限公司