МНОГОМОДУЛЬНАЯ КОМПАКТНАЯ ТУННЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ
MULTI-MODULE COMPACT BORE IMAGING SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Нижеследующее, в основном, относится к формированию изображения с помощью множества модулей и находит конкретное применение в многомодульной компактной туннельной системе формирования изображения, такой как позитронно-эмиссионная томография - рентгеновская компьютерная томография (ПЭТ/КТ), днофотонная эмиссионная компьютерная томография - рентгеновская компьютерная томография (ОФЭКТ/КТ), позитронно-эмиссионная томография - магнитно-резонансной томография (ПЭТ/МРТ) и/или другие многомодульные системы формирования изображения, в том числе системы формирования изображения, такие как системы формирования ИК-изображений, формирования изображения магнитными частицами (MPI), магнито-энцефалографии (MEG) и другие медицинские и немедицинские системы формирования изображения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Двухмодульные системы формирования изображения включают в себя ПЭТ/КТ, ОФЭКТ/КТ и ПЭТ/МРТ системы. Как правило, используется один из модулей для отображения функциональной информации (например, ПЭТ или ОФЭКТ) и используется второй модуль для отображения анатомической информации (например, КТ или МРТ). Как правило, анатомический модуль предоставляет важную анатомическую информацию в отношении лучшего определения местонахождения функциональных данных с помощью геометрической регистрации и сопоставляющей визуализации. В ПЭТ и ОФЭКТ анатомическое изображение улучшает функциональное качество изображения и обеспечивает лучшую количественную диагностику с помощью применения коррекции затухания излучения. С МРТ коррекция затухания по-прежнему проблематична, но могут существовать решения достаточные по меньшей мере для формирования изображения головного мозга. Дополнительные двухмодульные подходы, такие как синергетическое улучшение функциональных изображений, увеличивают пространственное разрешение ПЭТ или ОФЭКТ, повышают контрастность изображения, корректируют эффекты частичного объема, уменьшают шум-изображения и могут добавить к функциональным изображениям тонкие структуры, которые могут проявляться в анатомических изображениях.
Информация, представляемая двухмодульными системами формирования изображения, может обеспечить точную количественную диагностику, высокое пространственное разрешение и изображения, свободные от артефактов. Ввиду непосредственного отношения к компактным туннельным системам, подходящим для формирования изображения головного мозга, вышеприведенное, в основном, может иметь важное значение в диагностике и/или раннем обнаружении заболеваний, например, таких как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, эпилепсия, аутизм, прионные заболевания, инсульт, рак или другие заболевания, когда обнаружение и лечение, как правило, до появления симптомов может замедлить или даже остановить прогрессирование заболевания. К сожалению, обычные двухмодульные системы формирования изображения были сформированы посредством интеграции больших туннельных коммерческих систем формирования изображения всего тела. Как следствие, обычные двухмодульные системы формирования изображения, как правило, дорогостоящи, не могут обеспечить желаемой производительности для небольших объектов, чье изображение формируется, и не очень хорошо подходят для определенных процедур или исследований, поскольку эти системы, как правило, оптимизированы для более крупных объектов, таких как плечи человека, таз, или туловище, или все тело.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Аспекты настоящего приложения адресуются к вышеуказанным и другим вопросам.
Согласно одному аспекту многомодульная система формирования изображения включает в себя гентри, включающий в себя по меньшей мере первый и второй модули формирования изображения, соответственно имеющие первый и второй туннели, расположенные относительно друг друга вдоль оси z, и опору для субъекта, которая поддерживает субъект для сканирования. Гентри выполнен с возможностью попеременно двигаться в первое положение, при котором опора для субъекта выдвигается в первый туннель первого модуля формирования изображения для сканирования конечности субъекта, и во второе положение, при котором опора для субъекта выдвигается во второй туннель второго модуля формирования изображения для сканирования конечности субъекта.
В другом аспекте способ включает в себя загрузку подучастка субъекта с помощью опоры для субъекта в первый туннель первого модуля формирования изображения в гентри многомодульной системы формирования изображения вдоль оси z, выполнение первого сканирования подучастка с использованием первого модуля формирования изображения и выгрузку подучастка из первого туннеля. Способ дополнительно включает в себя поворот гентри в положение второго модуля формирования изображения многомодульной системы формирования изображения для формирования изображения подучастка. Способ дополнительно включает в себя загрузку подучастка, с помощью опоры для субъекта, во второй туннель второго модуля формирования изображения гентри вдоль оси z, выполнение второго сканирования подучастка с использованием второго модуля формирования изображения и выгрузку подучастка из второго туннеля.
В другом аспекте система формирования изображения включает в себя опору для субъекта, которая перемещается между первым положением, в котором субъект для сканирования находится за пределами области формирования изображения, и вторым положением, в котором субъект находится в области формирования изображения, и два или более модулей формирования изображения, которые являются выборочно подвижными для того, чтобы быть установленными в области формирования изображения.
Другие дополнительные аспекты настоящего изобретения будут понятны специалистам в данной области после прочтения и восприняты из следующего подробного описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение может принимать форму в виде различных компонент и компоновок компонент и в виде различных этапов и компоновок этапов. Чертежи служат только для целей иллюстрирования предпочтительных вариантов осуществления и не должны истолковываться как ограничивающие изобретение.
На Фиг. 1 представлен пример многомодульной системы формирования изображения.
На Фиг. 2, 3, 4 и 5 представлен пример многомодульной системы формирования изображения, выполненной с возможностью поворачиваться на основании между модулями формирования изображения.
На Фиг. 6 представлен пример многомодульной системы формирования изображения, выполненной с возможностью поворачиваться в пространстве между модулями формирования изображения.
На Фиг. 7 и 8 представлен пример датчика столкновений в связи с многомодульной системой формирования изображения.
На Фиг. 9 представлен пример многомодульной системы формирования изображения, в которой устройство расположено между модулями формирования изображения.
На Фиг. 10 и 11 представлен пример, в котором по меньшей мере один из модулей формирования изображения скользит в и из положения для сканирования.
На Фиг. 12 представлен пример, в котором модули формирования изображения выравниваются в одну линию бок о бок и опора для пациента движется между модулями.
На Фиг. 13 представлен пример с несколькими модулями формирования изображения.
На Фиг. 14 представлен способ.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На Фиг. 1 представлена многомодульная система 100 формирования изображения, которая включает в себя гентри 101 комбинированной позитронно-эмиссионной томографии/рентгеновской компьютерной томографии (ПЭТ/КТ) как с частью 102 гентри ПЭТ, так и частью 104 гентри КТ. В другом варианте осуществления часть 104 гентри КТ заменена другим модулем формирования изображения, таким как часть гентри магнитно-резонансной томографии (МР). Дополнительно или альтернативно, часть 102 гентри ПЭТ заменена другим модулем формирования изображения, таким как часть гентри однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ). Другие комбинации также рассматриваются в настоящем документе. Кроме того, такие комбинации могут включать в себя три или более систем формирования изображения.
Часть 104 КТ включает в себя источник 110 излучения, такой как рентгеновская трубка, которая поворачивается вокруг туннеля 112, который определяет области обследования КТ, около оси z 106. Массив 114 датчиков, чувствительных к рентгеновскому излучению, обнаруживает излучение, которое проходит область 112 обследования и генерирует сигнал, указывающий на него. Система 116 получения КТ обрабатывает сигнал и генерирует проекционные данные КТ, указывающие на регистрируемое излучение. Реконструктор 118 КТ реконструирует проекционные данные КТ и генерирует данные объемного изображения, указывающие на область обследования и любую структуру, расположенную в ней.
Часть 102 гентри ПЭТ включает в себя массив 120 датчиков, чувствительных к гамма-излучению, расположенный около туннеля 113, который определяет область 112 обследования ПЭТ. Датчик 120 в ответ на принимаемое гамма-излучение, характерное для факта аннигиляция позитрона, возникающего в области обследования, генерирует сигнал, указывающий на него. Система 124 получения данных ПЭТ обрабатывает сигнал и генерирует проекционные данные ПЭТ, такие как список обнаруженных фактов аннигиляции, время, в которое событие было обнаружено, и положение и ориентацию соответствующей линии ответа (LOR). В случае, если часть 102 выполнена с возможностями времени пролета (TOF), также обеспечивается оценка положения аннигиляции вдоль LOR. Реконструктор 126 ПЭТ реконструирует проекционные данные ПЭТ и генерирует данные изображения, указывающие на распределение радионуклидов в сканируемом объекте или субъекте.
В представленном варианте осуществления многомодульный сканер 100 выполнен в виде компактного многомодульного сканера, в котором туннели 112 и 113 соответственно имеют физический размер, который соответствует заданному размеру объекта. Например, в одном варианте осуществления по меньшей мере один из туннелей 112 и 113 имеет физический размер, который соответствует размеру человеческой головы, руки, ноги или другой конечности. При этом варианте осуществления, вообще, туннели 112 и 113 не являются достаточно большими, чтобы принять плечи, туловище, таз и/или другие участки тела. В этом варианте осуществления туннели 112 и 113 могут иметь одинаковые или отличающиеся размеры. Такой сканер может быть предназначен и/или оптимизирован для конкретного объекта и/или размера объекта.
В другом варианте осуществления по меньшей мере один из туннелей 112 и 113 имеет физический размер, который соответствует голове, ноге, хвосту или другой конечности животного (например, мыши, собаки и т.д.). Кроме того, вообще, туннели 112 и 113 не могут быть достаточно большими, чтобы принять все и/или другие части тела некоторых животных. В еще одном варианте осуществления по меньшей мере один из туннелей 112 и 113 имеет физический размер, который соответствует подучастку объекта, например для неразрушающего контроля, досмотра багажа и т.д. Подобным образом, туннели 112 и 113 вообще могут быть достаточно большими, чтобы принять весь объект и/или другие части объекта.
При наличии таких туннелей 112 и 113 система 100 может быть относительно компактной, иметь низкую стоимость, небольшие размеры и иметь низкий вес (который может позволить мобильность), например, по сравнению с конструкцией, поддерживающей все тело, которое сканируется. В дополнение, небольшая геометрическая конструкция туннелей 112 и 113 дает улучшенную оптимизацию изображения для небольших объектов, такую как более высокое пространственное разрешение в ПЭТ и лучшее соотношение между качеством изображения и дозой облучения при КТ. Как более подробно описано ниже, многомодульный сканер 100 выполнен с возможностью быть подвижным так, что один конкретный модуль из имеющихся - 102 или 104 - может быть установлен для сканирования подучастка субъекта или объекта.
В представленном варианте осуществления часть 102 гентри ПЭТ и часть 104 гентри КТ расположены встык вдоль общей продольной или z оси 106. Опора 108 поддерживает объект или субъект при формировании изображения подучастка объекта или субъекта в области 112 обследования. В представленном варианте осуществления опора 108 загружает и выгружает подучасток объекта или субъекта только с одной (загрузочной) стороны 128 из системы 100. В этом варианте осуществления опора 108 физически переносит только в часть 102 или 104 гентри, обращенную к стороне 128 загрузки, и не может перенести в случае, когда обследуемый субъект загружается через туннель к другой части гентри. Как более подробно описано ниже и для того, чтобы переключаться между частями 102 и 104 гентри, опора 108 перемещается достаточно далеко от стороны 128 загрузки, и гентри 101 перемещается так, что другие части 102 или 104 гентри обращаются к стороне 128 загрузки.
Консоль 122 оператора, как, например, компьютер, включает в себя устройство вывода, воспринимаемое человеком, такое как монитор или устройство отображения, и устройства ввода, такие как клавиатура и мышь. Процессор консоли 122 выполняет программу для компьютера или машиночитаемые инструкции, закодированные на машиночитаемом носителе хранения, что позволяет оператору выполнять функции, такие как выбор протокола формирования двойного изображения, перемещение опоры для пациента в и из туннелей 112 и 113, инициирование сканирования, просмотр и/или работа с полученными данными (например, слияние двухмодульных данных) и т.д.
Как кратко говорилось выше, в одном варианте осуществления гентри 101 комбинированного модуля является подвижным, что позволяет перемещать гентри 101 комбинированного модуля по меньшей мере между положением, в котором часть 102 гентри КТ может быть использована для формирования изображения части субъекта или объекта на опоре 108 и в котором можно использовать часть 104 гентри ПЭТ для формирования изображения части субъекта или объекта на опоре 108 для субъекта. На Фиг. 2, 3, 4 и 5 представлен неограничивающий пример такого гентри 101.
Сначала ссылаясь на Фиг.2 и 3, туннели 112 и 113 имеют физический размер 202, соответствующий голове пациента человека. Другими словами, в этом варианте осуществления геометрия или размер (например, объем) туннелей 112 и 113 таков, что объект размером с человеческую голову (например, средний размер плюс запас) или меньше будет помещаться в туннели 112 и 113, но объект, который больше человеческой головы, не будет помещаться в туннели 112 и 113.
Продолжая обращаться к Фиг. 2, гентри 101 прикрепляется, через соединение 206, к элементу конструкции или основанию 204, которое крепится к или лежит на поверхности. В этом варианте осуществления соединение 206, которое способно поворачиваться, соединяет гентри 101 с основанием 204. Электрическая мощность приводит к двум частям 102 и 104, которые могут быть разработаны с использованием технологии, как, например, «электрических щеток на рельсах», «контактного кольца» или подобных, как альтернатива использованию несколько неудобно гибких движущихся силовых кабелей.
Можно использовать различные подходы для поворота гентри 101 относительно основания 204. Например, в одном случае система 100 включает в себя двигатель, привод (например, ремень, зубчатое зацепление и т.д.) и контроллер, который принимает сигнал команды с консоли 122 и управляет приводом для управления двигателем для того, чтобы поворачивать гентри 101. В представленном варианте осуществления гентри 101 поворачивается вокруг оси 212, которая, по существу, перпендикулярна как оси 106, так и поверхности 208, которая поддерживает основание 204 и опору для субъекта 108. В другом варианте осуществления гентри 101 выполнен так, что пользователь может вручную поворачивать гентри 101.
На Фиг. 3, 4 и 5 представлен пример переключения между частями 102 и 104. На Фиг. 3 гентри 101 располагается так, что часть 102, формирующая изображение, обращается к опоре 108 для пациента и опора 108 для пациента находится в выдвинутом положении, в котором голова пациента находится в туннеле 113 части 102, формирующей изображение. На Фиг. 4 опора 108 для пациента находится в убранном положении, в котором голова пациента находится вне туннеля 113, и гентри 101 поворачивается вокруг оси 212, указывая на плоскость Фиг. 4.
На Фиг. 5 гентри 101 располагается так, что часть 104, формирующая изображение, обращена к опоре для пациента и опора 108 для пациента находится в выдвинутом положении, в котором голова пациента находится в туннеле 112 части 104, формирующей изображение. Система 100 может быть выполнена с возможностью обеспечения точной регистрации изображения геометрии между двумя частями 102 и 104, формирующими изображение. В одном случае это может включать в себя присоединение специальных приборов для калибровки геометрической регистрации между двумя модулями и для обеспечения точности позиционирования системы после поворота.
Далее в связи с Фиг. 3, 4 и 5 в одном варианте осуществления гентри 101 выполнен с возможностью поворота вокруг оси 212 в одном направлении, делая один или более оборотов для переключения между частями 102 и 104, формирующими изображение, туда и обратно. В другом варианте осуществления гентри 101 выполнен с возможностью поворачиваться на сто восемьдесят градусов (180°) в одном направлении для переключения между частями 102 и 104, формирующими изображение, и затем на 180° в другом направлении для переключения между частями 104 и 102, формирующими изображение.
Далее в связи с Фиг. 3, 4 и 5 в одном варианте осуществления гентри 101 выполнен с возможностью поворота вокруг оси, по существу, перпендикулярной к оси 106 и параллельной поверхности 208. Пример этого представлен на Фиг. 6, в котором гентри 101 переносится элементом конструкции или опорой 602 и поворачивается вокруг оси 604, которая перпендикулярна оси 106 и параллельна плоскости 208. В еще одном варианте осуществления гентри 101 поворачивается по отношению к обеим осям 212 и 604, последовательно или одновременно. В варианте этого варианта осуществления гентри 101 наклонен по отношению к полу (и не вертикально к плоскости пола). В этом случае пациент помещается под подходящим наклоном относительно пола так, что система 100 может сканировать пациента.
Как представлено на Фиг. 7 и 8, система 100 может включать в себя один или несколько датчиков столкновения. В качестве примера в представленном варианте осуществления датчики 700 давления расположены на гентри 101, рядом с проемом в туннели 112 и 113 и контактом опознавания, например, посредством опоры 108 для пациента или другого объекта, который физически контактирует с датчиками 700 давления. Датчики 700 давления генерируют сигнал, указывающий на такой контакт, и сигнал передается на консоль 122, которая инициирует запуск процедуры столкновения, которая останавливает и/или изменяет на обратное направление опоры 108 для пациента и/или иным образом смягчает столкновение.
Другие подходящие датчики включают в себя, в качестве неограничивающих примеров, оптические, радиочастотные, инфракрасные, магнитные, акустические, и/или другой датчик близости, и/или другой датчик, который получает информацию, которую можно использовать для мониторинга столкновения, такой как камера, видеомагнитофон и/или тому подобное. Кроме того, такие датчики могут быть расположены на одной или более сторонах гентри 101 для мониторинга столкновения с объектами (например, штативами для внутривенных вливаний, инструментами ЭКГ, радиационными защитными ширмами и т.д.) рядом с гентри 101 и/или персоналом, который может быть в комнате для обследования.
В другом примере источник света 702 испускает световой пучок, и датчик 704 выполнен с возможностью обнаруживать световой пучок. Как представлено на Фиг. 7, когда опора 108 для пациента находится вне светового пучка, световой пучок обнаруживается посредством датчика 704, который генерирует сигнал, указывающий это. Сигнал может быть передан на консоль 122 и использован в качестве триггера для разрешения гентри 101 перемещаться между положениями гентри 101. Как представлено на Фиг. 8, когда опора 108 для пациента или другого объекта блокирует луч света от достижения датчика 704, то гентри 101 блокируется для поворота.
Следует отметить, что одно, два или ни одного из упомянутых выше столкновений можно использовать с системой 100. Кроме того, одно или более других устройств столкновения могут дополнительно или альтернативно быть использованы с системой 100.
На Фиг. 9 представлен вариант осуществления, в котором устройство 902 расположено между модулями 102 и 104 формирования изображения. Если один из модулей включает в себя систему формирования изображения МРТ, устройство 902 может включать в себя магнитный экран, кондиционер, блок питания, компьютеры и т.д., которые могут быть прикреплены к гентри 101. Кроме того или альтернативно, где один из модулей включает в себя КТ, ОФЭКТ или ПЭТ систему формирования изображения, устройство 902 может включать направляющие соответственно для поворота источника рентгеновского излучения и датчика рентгеновского излучения или датчик гамма-излучения.
На Фиг. 10 и 11 представлен вариант осуществления, в котором модуль 104 перемещается в первое положение впереди модуля 102 для сканирования субъекта на опоре 108 для субъекта с помощью модуля 104 и во второе положение, в котором модуль 102 можно использовать для сканирования субъекта на опоре 108 для субъекта. В другом альтернативном варианте осуществления расположение частей по отношению к опоре 108 для субъекта изменяется на противоположное, и модуль 102 перемещается в первое положение впереди модуля 104 для сканирования субъекта на опоре 108 для субъекта с помощью модуля 102 и во второе положение, в котором модуль 104 можно использовать для сканирования субъекта на опоре 108 для субъекта.
На Фиг. 12 представлен вариант осуществления, в котором модули 102 и 104 расположены бок о бок в фиксированных местах, и опора 108 для пациента движется между двумя модулями 102 и 104 так, чтобы дать возможность отсканировать с помощью каждого из модулей. При такой конфигурации опора 108 для пациента может перемещаться по рельсам или свободно на колесах.
На Фиг. 13 представлен вариант осуществления, в котором гентри 101 включает в себя N модулей 1302, где N является целым числом, равным двум или большим. В этом варианте осуществления N модулей 1302 располагаются по окружности. В других вариантах осуществления также могут использоваться другие компоновки.
Другие соединения и/или способы расположения модулей также рассматриваются.
На Фиг. 14 представлен способ.
На 1402 многомодульная система 100 формирования изображения располагается так, что первый модуль формирования изображения в многомодульной системе формирования изображения обращен к опоре для субъекта, поддерживающей субъект или объект, который сканируется.
На 1404 подучасток субъекта или объекта располагается в области обследования первого модуля формирования изображения. Как описано в настоящем документе, область обследования определяется размером туннеля системы, который соответствует размеру конкретного объекта, сканируемого системой.
На 1406 подучасток сканируется.
На 1408 субъект или объект перемещается из области обследования.
На 1410 многомодульная система формирования изображения 100 поворачивается так, что второй модуль формирования изображения многомодульной системы формирования изображения обращен к опоре для субъекта, поддерживающей субъект или объект.
На 1412 подучасток субъекта или объекта располагается в области обследования второго модуля формирования изображения.
На 1414 подучасток сканируется.
На 1416 данным одного или более сканирований может быть дана оценка. Например, в одном случае данные можно использовать для оценки функциональности мозга, физиологии, анатомии или других условиий, включающих в себя использование специальных индикаторов, контрастных материалов или агентов. Возможные клинические приложения по раннему выявлению и наблюдению за болезнью Альцгеймера, формирование изображения опухолей головного мозга, оценки неврологических функций и далее, таких как болезнь Паркинсона, эпилепсия, аутизм, прионные заболевания, инсульт, рак или другие заболевания и т.д.
Специалистам в данной области будет понятно, что различные способы, описанные выше, могут быть реализованы посредством машиночитаемых инструкций, хранящиеся на машиночитаемых носителях хранения, доступных для процессора компьютера. Дополнительно или альтернативно, машиночитаемые инструкции могут быть сохранены в сигнальной или другой промежуточной среде.
При выполнении инструкции заставляют процессор(ы) выполнять описанные способы.
Изобретение было описано со ссылкой на различные варианты осуществления. После прочтения подробного описания могут возникнуть другие модификации и изменения. Предполагается, что изобретение было построено как включающее в себя все такие модификации и изменения постольку, поскольку они входят в объем прилагаемой формулы изобретения или эквивалентны ей.