CN1925790A - 用于多模态成像系统的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本文提供了一种使用多模态成像系统检查病人的方法。这种方法包括使扫描台(106)与第一检查轴(112)对准，然后在病人沿第一检查轴取向时用第一成像模态(102)对病人成像，使扫描台与第二检查轴(114)对准，第二检查轴与第一检查轴不同，在病人沿第二检查轴取向时用第二分立成像模态对病人成像。

Description

用于多模态成像系统的系统和方法
技术领域
本发明一般涉及能够在多模态下操作的成像系统，特别是涉及保持被扫描物体的对准的方法和系统。
背景技术
多模态成像系统可以用多种模态进行扫描，例如，正电子发射计算机断层显像(PET)，单正电子发射计算机断层显像(SPECT)，超声波(Ultrasound)，磁共振成像(MRI)，电子计算机断层成像(CT)，静态X射线成像，和动态(荧光透视法)X射线成像。在一个多模系统中(也叫做多模态系统)，同一个硬件的一个部件被用于执行不同的扫描(例如，由SPECT产生的图像与由CT产生的图像一样通过相同计算机和显示器分别被处理和显示)。然而，数据获取系统(也叫做“成像组件”)是不同的。例如，在一个CT/SPECT系统中，发射源和发射探测器结合起来使用以获得CT数据，与此同时，典型的是将放射性药剂和SPECT照相机结合使用来获得SPECT数据。
在多模态系统中，例如，在一个集成的SPECT/CT系统中，存在一个系统获得的SPECT和CT图像的固有重合(inherent registration)。因为在获取的SPECT部分和CT部分过程中，病人都静卧在同一个扫描台上，所以在两个获取过程中病人都将处于同一个位置和取向，大大简化了关联和融合CT与SPECT图像的过程。这允许使用CT图像来为SPECT图像的再现(reconstruction)提供衰减修正信息，还允许读图者很容易关联CT图像中表现的解剖信息和SPECT图像中表现的功能信息。
这种固有重合(inherent registration)假设了SPECT和CT探测器坐标系统的对准，或者至少一种已知的两个坐标系统间的空间转换。坐标系统的不对准(misalignment)可能直接导致图像的重合失调(misregistration)。重合失调不仅会导致功能图像的错误定位，还会导致错误的衰减修正。
SPECT和CT图像的正确重合还需要SPECT和CT坐标系统轴向(z)轴彼此之间的对准，不仅如此，它们还要和在SPECT和CT的获取之间以及在SPECT和CT获取的过程中的运载病人的扫描台的行进方向轴(travelaxis)对准。对于一个同轴(co-axial)SPECT/CT或其它多模态系统，尤其是对于整体扫描来说，需要一个相对长的轴向行进距离来保证各种成像模态都能对感兴趣的区域进行成像。然而，在支撑从扫描台支架悬臂式伸出的病人时，扫描台和扫描台支架在检查过程中可能无法满足对准要求，因为为了达到两个成像组件，扫描台所必须行进的距离非常远。例如，同轴成像组件布置需要一个相对较长的轨道系统，而床的长度可能引起其弯曲，这就会使病人的位置在两个成像站之间发生改变，即使病人保持绝对静止也是如此。
发明内容
在一个实施例中，提供了一种检查病人的方法。这种方法包括通过使扫描台对准第一检查轴，在病人沿第一检查轴取向时使用第一成像模态对病人成像，使扫描台对准第二检查轴，第二检查轴与第一检查轴不同，在病人沿第二检查轴取向时使用第二成像模态对病人成像。
在另一个实施例中，提供了一种成像系统。这种成像系统包括至少一个第一和一个第二分立成像组件，用来获取病人的至少第一和第二成像模态的医学诊断图像，所述各成像组件沿不同的第一和第二检查轴对准；扫描台，配置成在第一和第二检查过程中支持病人；支撑机构，用来使所述第一成像组件、所述第二成像组件和所述扫描台中的至少一个在与对应的第一和第二成像组件的所述第一和第二检查轴对准的第一和第二检查位置之间运动。
附图说明
图1是根据本发明示例性实施例的成像系统的简要示意图。
图2是另一个成像系统的示例性实施例的简要示意图。
图3是又一个成像系统的示例性实施例的简要示意图。
图4是再一个成像系统的示例性实施例的简要示意图。
具体实施方式
图1是成像系统100(image system100)的示例性实施例的简要示意图。成像系统100包括第一成像组件102，第二成像组件104，扫描台106，支撑机构108。在该示例性实施例中，支撑机构108包括至少一个导向件110，例如但不限于，轨(trail)或轨道(rail)。成像组件102包括一个关联检查轴112，成像组件104包括一个关联检查轴114。这里，每个检查轴都涉及一个被用来对病人进行成像的各成像设备。在备选实施例中，导向件110可包括一个运载机构，例如但不限于气垫、辊子(rollers)、脚轮(casters)，其允许从检查轴112到检查轴114的无导向运动，还包括一个锚定机构(未显示)来固定沿检查轴112和/或沿检查轴114对准的支撑机构108。至少一个锚坞(anchor dock)被固定到基座(未显示)上，例如检查室地板。
每个成像组件102和104都可以是例如下成像组件的任意结合：SPECT成像组件，PET成像组件，MRI成像组件，CT成像组件，静态X射线成像组件，动态(荧光透视法)X射线成像组件，超声波成像组件。成像组件102和104是并行取向的，从而检查轴112和114是基本平行的。
在操作过程中，病人(未显示)可仰卧在扫描台106上，沿检查轴112对准。支撑机构108被用来沿检查轴112将扫描台106和例如病人伸展进入成像组件102来执行第一成像扫描。支撑机构108被用来将扫描台和病人缩回到扫描台106和支撑机构108的预定稳定位置，这时候使用支撑机构108来横向移动扫描台106，使得扫描台106能够和检查轴114对准。支撑机构108被用来沿检查轴114将扫描台106和病人伸展进入成像组件104来执行第二成像扫描，然后将扫描台106和病人收缩到扫描台106和支撑机构108的预定稳定位置。在支撑机构108横向转移时为了方便保持病人、扫描台和各检查轴112和114对准，一个或多个导向件110固定地连接到相对成像组件102和104的基座上。在另一个备选实施例中，在由成像组件102对病人成像后，扫描台106从对准检查轴112的位置解除锚固(un-anchored)，移动到对准检查轴114的位置，然后锚固在这个位置。在这样的实施例中，成像组件102可定位在远离成像组件104的位置，例如，在不同的检查室。
系统100可以对系统性的(systemic)或者非系统性的(non-systemic)重合失调进行校准。在示例性实施例中，系统100用一种定位在扫描台106上预定位置中的基准标记影像(fiduciary marked phantom)(未显示)来进行校准，基准标记影像被伸展到第一成像组件102中的预定位置，使得第一成像模态图像被生成。然后扫描台106被收缩，沿着导向件110移动到检查轴114，伸展进入到成像组件104中，然后第二成像模态图像被生成。两幅图像可以直接进行比较，并由于已知影像(phantom)不会在两次成像过程中移动，这种对比能生成修正数据，这种修正数据可以用来关于扫描台106位置校准成像组件102和104的位置和放大倍率，以确保它们生成的图像是关于扫描台106的同一个位置的。在示例性实施例中，修正数据被用来物理地调整扫描台106关于成像组件102和104中的一者或两者的位置，或者反之亦然，所述调整例如籍助调节螺钉(adjustment screw)(未显示)进行。在备选实施例中，不进行不对准的物理调节，但是修正数据用来生成另一种数据，这类数据将被应用到而后的一组或两组结果图像中，来修正当时已知的不对准。在另一个备选实施例中，修正数据用来物理地调整扫描台106关于两个成像组件102和104中的一者或两者的位置，或者反之亦然，例如通过调节螺钉(未显示)进行调整，来完成粗校准，而细校准用在其后的一组或两组结果数据上，来修正当时已知的不对准。一旦通过上述的任一示范方法执行了预校准，当使用在病人身上时，所有的成像系统就可以直接涉及图像的细节，就好像在一个等同定位扫描台上一样，因为两个系统的扫描台定位之间的相互关系已经被精确地知道了。在备选实施例中，基准标记影像系统可以被集成在扫描台里。例如，很多的刻痕或孔可以形成在扫描台106的表面，在第一模态，例如CT成像模态，能看到刻痕或者孔。一个或多个发射源可以定位在刻痕或孔的内部，使得一个或多个放射源可以被第二成像模态(例如SPECT或者PET成像模态)成像。
非系统性(non-systemic)会被那些在每次图像获取之间变化的因素影响，例如，诸如病人体重以及他在扫描台106上的位置等的依赖病人的因素。通过扫描之间保持扫描台106和支撑机构108的基本相同条件使得消减差别非系统性重合失调(Differential non-systemic misregistration)变得容易，从而两个成像模态的非系统性重合失调就可以被忽略了。这种扫描台106和支撑机构108在扫描之间的基本相同条件可以这样实现：即通过安装成像组件102和104使得扫描台106和支撑机构108到每个成像组件102和104的成像扫描平面的距离对于成像组件102和104两者都基本相同。
图2是成像系统200的示例性实施例示意图。成像系统200包括第一可移动成像组件202，第二可移动成像组件204，扫描台206，和固定支撑机构208。在示例性实施例中，一个侧向可移动移动车(laterally translatabletrolley)209包括至少一个导向件210，例如但不限于轨(track)或轨道(rail)。成像组件202包含一个关联检查轴212，而成像组件204包含一个关联检查轴214。这里，每一检查轴涉及被用来对病人成像的各成像装置。当扫描台206保持静止而且成像组件202和204侧向移动时，关联检查轴212或者214与成像组件一同侧向移动。移动车(trolley)209可以包含一个传送机构，例如但不限于气垫、辊子(roller)或者脚轮(casters)，使其可以在检查轴212和检查轴214间无导向运动(unguided movement)，它还包含一个紧固件(fastener)(未显示)用来固定沿着检查轴212对准的和/或沿着检查轴对准的移动车214。
每个成像组件102和104可以是例如下述成像组件的任意结合，SPECT成像组件、PET成像组件、MRI成像组件、CT成像组件、静态X射线成像组件、动态(荧光透视法)X射线成像组件和超声波成像组件。成像组件202和204并排地取向，使得检查轴212和214基本保持平行。
在操作过程中，病人(未显示)可仰卧在扫描台206上，调整成像组件202的位置使得病人沿着检查轴212对准。支撑机构208用来沿检查轴212将扫描台206和病人伸展到成像设备202中来执行第一成像扫描。支撑机构208用于将扫描台206和病人缩回到支撑机构208和扫描台206的预定稳定位置。然后用移动车209来分别或者一起移动成像组件202和204，使得扫描台206对准检查轴214。支撑机构208用来沿检查轴214将扫描台206和病人伸展到成像组件204中来执行第二成像扫描，然后将扫描台206和病人缩回到支撑机构208和扫描台206的预定稳定位置。为了在移动车209的侧向转移过程中便于保持病人、扫描台206和每一条检查轴212、214的对准，可以在关于扫描台206的基座(未显示)(例如地板)上固定地连结一个或多个导向件210。在备选实施例中，通过成像组件102完成对病人的成像之后，成像组件202从扫描台206对准检查轴212的位置上解除锚固，然后与成像组件204同时或者先后(sequentially)移动到扫描台206与检查轴214对准的位置，随后将成像组件204锚固在这个位置。
图3是成像系统300的示例性实施例示意图。成像系统300包括第一成像组件302，第二成像组件304，扫描台306，和支撑机构308。每个成像组件都被配置为相对支撑机构308以固定的关系被固定地安装，支撑机构308关于中心支持件(centre post member)309(例如是轴承)静止且可枢转(pivotable)。支撑机构308可以被配置为只能枢转过预定转角310，例如，这个角度可以根据中心支持件的配置来确定，或者根据用户输入来确定。作为另一种选择，支撑机构308可以被配置为能枢转过大于转角310的角度。转角310可以基于包含成像系统100的至少一部分的检查室大小和/或配置来进行可变的选择。成像组件302包含一条关联检查轴312，而成像组件304包含一条关联检查轴314。这里，的每一条检查轴都涉及被用来对病人成像的各成像装置。
每个成像组件102和104可以是例如下述成像组件的任意结合，SPECT成像组件、PET成像组件、MRI成像组件、CT成像组件、静态X射线成像组件、动态(荧光透视法)X射线成像组件和超声波成像组件。成像组件302和304互相成一个预定角度310地取向。
在操作过程中，病人(未显示)可以仰卧在扫描台306上，而且支撑机构308调整到一个位置使得病人沿检查轴312对准。支撑机构308用来沿检查轴312将扫描台306和病人伸展到成像设备302中来执行第一成像扫描。支撑机构308用来将扫描台306和病人缩回到支撑机构308和扫描台306的预定稳定位置。扫描台306使用支撑机构308来对准检查轴314，以让扫描台306旋转过角度310。支撑机构308被用来沿检查轴314将扫描台306和病人伸展到成像组件304中来执行第二成像扫描，再将病人和扫描台306缩回到支撑机构308和扫描台306的预定稳定位置。
图4是成像系统400的示例性实施例示意图。成像系统400包括第一成像组件402，第二成像组件404，扫描台406，和固定支撑机构408。在这个示例性实施例中，支撑机构408包含至少一个导向件409，例如但不限于轨或者轨道。每个成像组件402和404都被配置为以相对于支撑机构408固定的关系而固定地安装，且支撑机构408关于一个末端件(distal endmember)410(例如一个轴承)静止并可枢转。支撑机构408被配置为只能枢转过预定角度411，预定角度411可例如基于末端件410的配置确定，或者基于用户输入确定。备选的，支撑机构408也可以配置为枢转过大于角度411的角度。成像组件402包含一条关联检查轴412，成像组件404包含一条关联检查轴414。这里，每一条检查轴都涉及被用来对病人成像的各成像装置。在示例性实施例中，支撑机构408包含至少一个导向件409，例如但不限于轨或轨道。
每个成像组件102和104可以是例如下述成像组件的结合，例如SPECT成像组件、PET成像组件、MRI成像组件、CT成像组件、静态X射线成像组件、动态(荧光透视法)X射线成像组件和超声波成像组件。
在操作过程中，病人(未显示)可仰卧在扫描台406上，支撑机构调整到一个位置使得病人和检查轴412对准。支撑机构408用于沿检查轴412将扫描台406和病人伸展到成像组件402中来执行第一成像扫描。支撑机构408被用来将扫描台406和病人缩回到支撑机构408和扫描台406的预定稳定位置。扫描台406使用支撑机构408对准检查轴414，以使扫描台406旋转过角度411。支撑机构408被用来沿检查轴414将扫描台406和病人伸展到成像组件404中以执行第二成像扫描，将扫描台406和病人缩回到支撑机构408和扫描台406的预定稳定位置。
上述的每个系统都可以使用类似关于成像系统100所描述的方法进行校准。每个成像组件可以配置或：彼此之间可相对运动，扫描台、检查室容量(examine room content)、检查室结构(examine room structure)被配置来方便移除成像组件的盖件，以便于内部构件的接近与维护。
可以预见，本发明对所有的多模态成像系统都有所益处，例如但不限于，CT/SPECT成像系统，以及使用现在尚未知的模态的系统，以及使用如下组合的系统，例如但不限于SPECT/超声波成像系统和/或CT/MRI系统。
上述的多模态成像系统为检查病人提供了一种经济可靠的方式。更具体地说，每一个成像系统都包括可以被选择来满足特定成像要求的配置，例如但不限于，检查室大小，检察室形状，构件位置限制(component locationlimitation)，如地板承载限值。例如，一个同轴系统可能需要一个相对大的检察室尺寸，因为在同轴的配置中，第一成像模态扫描平面和第二成像扫描平面之间存在“死空间”。因此，提供了这样一种成像系统，这种成像系统允许多模态成像的同时，保持了成本以及可用地板空间限制的灵活性(flexibility)。上述实施例的进一步的优点还包括：便于对成像组件的维修和操作，当移动重量较轻的扫描台而不是更笨重的成像组件时可减少可动结构，通过使用相对于转移运动较廉价的转动来减少成本。此外，其它成像模态可以与MRI模态合并在一个多模态成像系统中，而其它模态不会受到来自MRI模态的杂散磁场的负面影响。而在一个同轴对准系统中，那些对磁场敏感的模态，例如，带有光电子倍增管的模态，例如核医疗和CT模态，就不能经济地组合。
上文详细描述了一种多模态成像系统的示例性实施例。多模态成像系统的示意构件不仅限于这里描述特定的实施例，相反，每个多模态成像系统的构件可以与这里描述的其他构件独立地、分开地被采用。例如，上述的多模态成像系统的构件可以与其他成像系统相结合地使用。
尽管以各种具体实施例的形式描述了本发明，本领域的技术人员可以认识到本发明可以在权利要求书的精神和范围内进行更改的条件下得以实施。

Claims (10)

1.一种检查病人的方法，所述方法包括：
使扫描台对准第一检查轴；
在病人沿第一检查轴取向时使用第一成像模态对病人成像；
使扫描台对准第二检查轴，第二检查轴与第一检查轴不同；和
在病人沿第二检查轴取向时使用第二成像模态对病人成像；
2.根据权利要求1所述的方法，还包括在使用第一成像模态对病人成像时沿第一检查轴移动病人。
3.根据权利要求1所述的方法还包括在使用第一和第二成像模态对病人成像时沿着第一检查轴和第二检查轴移动病人。
4.根据权利要求1所述的方法，其中使扫描台对准第二检查轴还包括：侧向转移扫描台来使扫描台对准与第一检查轴平行的第二检查轴。
5.根据权利要求1所述的方法，其中使用第一成像模态或第二成像模态对病人成像包括：至少使用下列成像组件中的两种，SPECT成像组件、PET成像组件、MRI成像组件、CT成像组件、静态X射线成像组件、动态(荧光透视法)X射线成像组件，和超声波成像组件。
6.一种成像系统，包括：
至少一个第一和一个第二分立成像组件，用来获取病人的至少第一和第二成像模态的医学诊断图像，所述各成像组件沿不同的第一和第二检查轴对准；
扫描台，配置成在第一和第二检查过程中支持病人；和
支撑机构，用来使所述第一成像组件、所述第二成像组件和所述扫描台中的至少一个在与对应的第一和第二成像组件的所述第一和第二检查轴对准的第一和第二检查位置之间运动。
7.根据权利要求6所述的成像系统，其中所述支撑机构配置为：在第一检查轴和第二检查轴之间侧向移动所述扫描台。
8.根据权利要求6所述的成像系统，其中所述支撑机构配置为：在第一检查轴和第二检查轴之间移动所述至少第一和第二成像组件中的至少一个。
9.根据权利要求6所述的成像系统，其中所述支撑机构包括邻近所述扫描台的末端定位的末端柱，所述支撑机构配置为在第一检查轴和第二检查轴之间转动所述扫描台。
10.根据权利要求6所述的成像系统，其中所述支撑机构包括邻近所述扫描台中部定位的中央柱，所述支撑机构配置为在第一检查轴和第二检查轴之间转动所述扫描台。
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