具有环境安全壳的移动成像单元 |
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| 申请号 | CN201080032202.4 | 申请日 | 2010-05-12 | 公开(公告)号 | CN102802532A | 公开(公告)日 | 2012-11-28 |
| 申请人 | 皇家飞利浦电子股份有限公司; | 发明人 | D·L·福克塞尔; D·兰姆; | ||||
| 摘要 | 一种系统包括：隔离管道(42，82)，其延伸到清洁区域(14)中，所述隔离管道具有闭合端(44)和相对的开口端(46)，所述开口端向与所述清洁区域相邻的污染区域(12)开放，以便从所述污染区域接收成像对象；以及成像设备(40，80)，其设置于所述清洁区域中并能够沿着所述隔离管道移动，以便在沿着所述隔离管道的多个不同 位置 对所述隔离管道中的对象成像。在一些更具体的 实施例 中，该系统还包括具有内部的车辆(10)，所述内部包括污染区域(12)和相邻的清洁区域(14)，其中所述系统为移动成像单元。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种系统，包括： |
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| 说明书全文 | 具有环境安全壳的移动成像单元[0001] 下文涉及医学领域、医学诊断领域、时疫或流行病防范领域、紧急响应领域、公共安全领域、有害物质(危险物)领域和相关领域。 [0002] 对危险状况的公共安全响应可以包括防范或隔离受感染的人和区域，为受感染的人提供医学救助，识别病原体或毒性物质，采集诸如其来源、传播路径、受影响区域的当前范围的信息，以及采取诸如对受影响区域的净化和清理的补救措施，危险状况例如是生物学病原体的爆发、毒性物质的释放等。 [0003] 医学成像技术，例如磁共振(MR)成像、透射计算机断层摄影(CT)成像、正电子发射断层摄影(PET)成像、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)成像、荧光检查成像等是诊断和监测曾经(或疑似曾经)暴露于健康危害的人的潜在工具。不过，医学成像设备可能受到生物或化学污染会导致问题，因为医学成像系统复杂且不容易净化，并且一般过于昂贵而无法像一次性用品那样处理。 [0004] 已知的方法包括如下布置：将(可能)受污染或感染的对象置于受到化学或生物污染的区域中，将成像设备设置于相邻的清洁区域中，以及对象转移管道(tube)从污染区延伸到清洁区域，以便与成像设备的成像区域重合。将(可能)受污染或感染的对象插入管道中，并从那里进入成像区域，以进行医学成像。该管道提供了(可能)受污染或感染的对象和清洁区域之间的隔离屏障。为了实现移动性，可以将这样的系统设置于卡车(truck)或其他具有被划分以界定暴露的污染区域和隔离的清洁区域的挂车的车辆中。在变体系统中，将对象密封在容器中，容器的尺寸能够适配到成像设备的成像区域中，将密封容器经由一个或多个气锁从污染区域转移到清洁区域，同时进行外部净化或清洁，并将转移来的经净化的密封容器定位在成像区域中进行成像。 [0005] 例如，在以下专利申请中公开了这样的系统及其变体：Love等人，美国公开申请No.2008/0300479A1，在此通过引用将其全文并入；McKnight等人，美国公开申请No.2008/0171935A1，在此通过引用将其全文并入；Wang等人，美国公开申请No.2008/0173218A1，在此通过引用将其全文并入；Francesangeli等人，美国公开申请No.2008/0177171A1，在此通过引用将其全文并入；以及Ambrosia等人，国际申请No.WO2009/037606A1，在此通过引用将其全文并入。 [0006] 这些系统提供了显著改进，包括允许对受污染或感染的对象成像而不会污染成像设备，并且对于安装在卡车或其他车辆上的移动系统而言，能够“现场”执行这样的成像，亦即，在生物学病原体爆发或毒性物质释放的位置或附近进行成像。 [0007] 在这里公开移动成像单元中一些进一步改进，例如利用便于净化和清洁移动成像单元的污染区域的装置方便全身扫描的方法。这些方法减少了对于在一般的污染区域，具体而言在移动成像单元的污染区域中工作的危险物工作者的工作量，并且改善了移动成像单元的污染区域和污染部位之间的耦合。 [0008] 下文提供了克服上述问题和其他问题的新的改进型设备和方法。 [0009] 根据公开的一个方面，一种系统包括：隔离管道(tube)，其延伸到清洁区域中，所述隔离管道具有闭合端和相对的开口端，所述开口端向与所述清洁区域相邻的污染区域开放，以便从所述污染区域接收成像对象；以及成像设备，其设置于所述清洁区域中并能够沿着所述隔离管道移动，以便在沿着所述隔离管道的多个不同位置处对所述隔离管道中的对象成像。在一些更具体的实施例中，该系统还包括具有内部的车辆，所述内部包括污染区域和相邻的清洁区域，其中所述系统为移动成像单元。 [0010] 根据公开的另一方面，公开了一种利用包括隔离管道和成像设备的系统执行的成像方法，隔离管道延伸到清洁区域中并具有闭合端和对与清洁区域相邻的污染区域开放的相对开口端，成像设备设置于清洁区域中并能够沿着隔离管道移动，该成像方法包括：经由所述隔离管道的开口端将对象从所述污染区域输送到所述隔离管道中；利用所述成像设备采集所述对象的成像数据，所述成像设备定位在沿所述隔离管道的多个相继的不同位置处；以及重建所述对象的成像数据以生成所述对象的一幅或多幅重建图像。 [0011] 一个优点在于提供了一种更容易净化的移动成像单元。 [0012] 另一个优点在于提供了一种能够执行全身扫描的移动成像单元。 [0013] 在阅读和理解以下详细描述之后，其他优点对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。 [0014] 图1示意性示出了移动成像单元； [0015] 图2示意性示出了图1的隔离管道和成像设备沿图1所示的截面S看到的截面图，成像设备具体化为磁共振(MR)扫描器； [0016] 图3示意性示出了沿图1所示的截面S看到的图1的隔离管道和具体化为电子束计算机断层摄影(CT)扫描器的替代成像设备的截面图； [0017] 图4示意性示出了图1的移动成像单元的隔离管道的净化。 [0018] 参考图1，移动成像单元包括车辆10，车辆10具有内部，内部包括污染区域12和相邻的清洁区域14。术语“污染区域”指示允许生物或化学污染的区域。不过，污染区域12未必在任何给定时间都是污染的。例如，图1的移动成像单元可用于对疑似曾暴露于生物或化学污染物，但实际上可能未暴露的对象成像。另一方面，清洁区域14意在即使利用移动成像单元对受污染对象成像时也保持没有生物或化学污染。 [0019] 参考图1的例示性移动成像单元，车辆10包括驾驶室或牵引车20和挂车22。驾驶室或牵引车20提供动力、引导和其他功能，从而能够驱动车辆10，而挂车22提供相当大的内部，用于容纳移动成像单元的操作部件。驾驶室20和挂车22可以是独立的，例如，在半拖车卡车或牵引车-挂车的情况下，或者可以是集成的，例如对于一些厢式卡车而言。此外，在其他实施例中，车辆可以是具有充分大内部空间的另一类型，例如货车、公共汽车或载重汽车。 [0020] 在挂车22中提供升高的地板24，以为污染区域12和相邻的清洁区域14提供支撑表面。尽管在图示的实施例中，升高的地板24在两个区域12、14之间是连续的，但也考虑到升高的地板分别在污染区域12和相邻的清洁区域14下方具有独立的部分。应当指出，挂车22被侧壁包围，使得从外部无法看到挂车22内部的升高地板24和其他元件。不过，为了例示简单，在示意性的图1中，将挂车22内部的元件(例如升高的地板24)图示为就好像已经去除了右边的侧壁。 [0021] 污染安全壳结构26界定污染区域12并将其与相邻的清洁区域14隔离。图示的污染安全壳容器26具有地板部分28，其与升高的地板24重合但不包括升高的地板24。或者，污染安全壳结构能够合并升高的地板的一部分作为污染安全壳结构的一部分。类似地，图示的污染安全壳结构26未合并挂车22的侧壁或顶部，但在其他实施例中，污染安全壳结构任选地可以合并挂车侧壁和/或顶部。图示的未合并升高的地板24或挂车侧壁或顶部的污染安全壳结构26的优点是，图示的污染安全壳容器26能够采用为促进污染防范而选择的材料，例如模制塑料材料等，并能够在地板、壁和天花板之间采用圆形的界面，如污染安全壳容器26所示，以便促进容易的净化。 [0022] 将对象移动到污染区域12中以进行成像。为此目的，移动成像单元是可移动的，将车辆10适当地驾驶到对象位置。例如，在生物学病原体或有毒化学制品意外释放，或者流行病爆发的情况下，将车辆10驾驶到污染地点中或接近污染地点。如果将车辆驾驶到污染地点，那么为操作驾驶室或牵引车20的人类驾驶员穿上与污染地点的已知或疑似污染程度适合的隔离服。在其他情况下，可以驾驶车辆10接近，但不进入污染地点，然后将对象通过剩余道路带到移动成像单元。 [0023] 在图示的实施例中，污染地点包含在建筑物或其他静止结构之内，驾驶车辆10到达建筑物并向建筑物倒车，使得挂车22的后端能够停靠在附着于建筑物的静止站台30上(图1中以虚线示意性示出)，以便形成静止站台30和污染区域26之间的密封连接。站台30任选地可以包括密封环或其他密封机构(未示出)，以提供从站台30进入移动成像单元的污染区域26中的密封转移通道。在其他实施例中，静止站台30可以是利用防水布、塑料薄膜或其他手头所有的材料制造的“临时”站台。 [0024] 可以通过各种方式将对象从静止站台30或其他污染地点转移到挂车22的污染区域12中。在图示的实施例中，挂车22包括提升门32，其被配置成将对象轮床34从地面水平提升到可以将对象轮床推送到升高的地板24上的升高水平。在示意性图1中，提升门32被示为处于与升高的地板24对齐的升高高度，而在虚线图32′中提升门被示为处于地面水平位置。作为图示的提升门32、32′的替代，静止站台30可以包括升高的站台平台，其具有选定为在停靠挂车22时与升高的地板24对齐的高度。将对象轮床34从提升门32(或升高的站台平台)推送到污染区域12中。尽管还考虑到动物对象或无生命的对象，但对象一般是受检人或人的尸体。 [0025] 继续参考图1并进一步参考图2，移动成像单元包括成像设备40，用于采集对象的成像数据，成像数据被重建成对象的一幅或多幅图像。图2示意性示出了图1的隔离管道42和成像设备40沿图1所示的截面S看到的截面图。成像设备40设置于清洁区域14中。 为了能够在保持隔离的同时将对象移动到成像设备40的成像区域中，隔离管道42延伸到清洁区域14中。隔离管道具有闭合端44和相对的开口端46，开口端46向与清洁区域14相邻的污染区域12开放，以便从污染区域12接收成像对象。例如，在McKnight等人的美国专利申请No.2008/0171935A1中大致描述了隔离管道，在此通过引用将其全文并入。 [0026] 图示的隔离管道42被专门配置成便于对象容易进出，促进患者的舒适感，并简化隔离管道的净化。为此目的，隔离管道的底部48与升高的地板24重合，从而可以将污染区域12中的对象轮床34从升高的地板24推进隔离管道42中。在其他实施例中，隔离管道的底部实际包括升高的地板的一部分，从而再次使得能够将轮床推进隔离管道中。有利地，可以在轮床34上对成像对象成像，轮床34可以是任何通用轮床，只要它不是由干扰成像的材料制造(例如，对于MR成像为磁性材料，或者对于辐射发射或辐射透射成像模态是辐射阻挡材料)，并且只要它提供充分大的刚度以避免成像期间不可接受的对象运动。轮床34例如可以是用于将患者从一处转移到一处的类型的患者轮床，可以简单到平坦的台子或由带轮或滚筒或滑动器的腿支撑的表面。将轮床34支撑的对象经由开口46推送到隔离管道42中。如果隔离管道42太长，医务人员无法进入其中以将轮床34推送到成像位置，那么可以使用适当的推/拉杆、挂钩棍或其他器具以延伸它们的范围，以便将轮床34加载到成像位置并从成像位置取出。有利地，不需要具有自动机械平动机构的专用卧榻或患者支撑。 [0027] 在一些情况下，可能希望对大于成像设备40的成像区域的对象的一部分成像。例如，对处于卧姿的人的全身扫描可能是有用的，以便检测人身体中任何地方的病灶或其他异常，但是，典型的MR扫描器、CT扫描器等没有足够大的视场以在对象处于卧姿时涵盖整个对象。常规上，通过在成像时连续地或以步进方式移动对象通过成像区域来解决这个问题，在步进方式中，停止点是在对象静止时进行成像的成像站位置。 [0028] 并非像医学成像中常规那样平移对象，图1和2的移动成像单元采用设置于清洁区域14中的成像设备40，能够沿着隔离管道42移动成像设备40，以便在沿着隔离管道42的多个不同位置处对隔离管道42中的对象成像。为此目的，将成像设备40安装在轨道50上。成像设备40沿着隔离管道42的机械平移是由适当的驱动电动机52和构建到轨道50中的传动装置，例如蜗轮(未示出)驱动的。尽管仅示出了地板安装的轨道50，但也考虑到在挂车22的顶部或侧壁上安装额外的轨道，以为可移动的成像设备40提供额外的机械支撑。这样的额外轨道可以是被动支撑元件，或可以包括蜗轮或其他驱动元件。 [0029] 为了执行多站式成像或连续成像，在由驱动电动机52移动成像设备40的同时，对象轮床34适当保持静止。有利地，这样将运动产生机械(例如驱动电动机52和蜗轮或其他驱动机构)放在污染区域12之外，清洁区域14中，亦即，在要净化的区域外部。 [0030] 继续参考图1和2，在一个适当实施例中，成像设备40是磁共振(MR)扫描器。图示的MR扫描器具有开放的膛，此外加以定向，使得北和南(或者南和北)磁极60、62设置于隔离管道42的相对侧。铁磁通量返回路径64设置于隔离管道上方并连接磁极。部件60、62、64形成磁体组件，其生成从磁极60指向磁极62(如图2中所示)或反之的静态(B0)磁场，其中静态(B0)磁场取向成大致垂直于隔离管道42的轴。磁体组件60、62、64能够采用电阻式或超导磁体绕组。 [0031] 磁体组件60、62、64支撑在支撑元件66上，支撑元件66被配置成与安装在地板上的轨道50和蜗轮或其他驱动机构咬合。如果提供了额外的侧面或顶部安装的轨道，那么可以包括额外的支撑元件(未示出)以将磁体组件60、62、64固定到这些额外轨道。在图示的实施例中，隔离管道42对支撑MR扫描器40没有贡献，如图2中看到的磁体组件60、62、64和隔离管道42之间的小间隙所示。不过，如果隔离管道42由充分结实的材料制成，则考虑隔离管道42对支撑MR扫描器有贡献，甚至可以为MR扫描器提供总体支撑。例如，考虑到在铁磁通量返回路径64和隔离管道42顶部外表面之间包括辊子，从而可以在MR扫描器受到隔离管道42支撑时，滚动MR扫描器。 [0032] MR扫描器40还包括磁场梯度线圈68、70，其被配置成在静态(B0)磁场上有选择地叠加选定的空间磁场梯度。此外，提供一个或多个射频线圈(未示出)以激励并探测磁共振(任选地利用磁场梯度线圈68、70对其进行空间编码)。射频线圈可以设置于隔离管道42外部，例如作为具有磁极60、62和梯度线圈68、70的组件安装。此外或替代地，可以在隔离管道42内部设置一个或多个射频线圈。在这后一种布置中，射频线圈任选地是无线的，从而其以无线方式通过隔离管道42传送信号以及任选的电力。因此设置于隔离管道42内部的任何射频线圈都在污染区域12中，因此优选容纳在气密密封的外壳中，外壳优选具有光滑外表面，以便于容易净化线圈。也可以包括未示出的其他部件。例如，可以包括一个或多个射频屏蔽以约束所生成的射频场。对于成像设备40为MR扫描器的图示实施例，优选屏蔽挂车22以界定基本包围MR扫描器40的“屏蔽室”，防止射频干扰MR扫描器40或由MR扫描器40生成射频干扰。 [0033] 图示的MR扫描器40不延伸到升高的地板24下方。这简化了MR扫描器40沿轨道50的移动并便于将隔离管道的底部48与升高的地板24重合布置，从而可以将污染区域12中的对象轮床34从升高的地板24推到隔离管道42中。尽管MR扫描器40未延伸到升高的地板24下方，但任选地在车辆10上或中的升高的地板24下方设置用于为成像设备40供电或操作成像设备40的电子设备72，并通过柔性电缆与扫描器MR扫描器40连接，柔性电缆允许扫描器40沿着轨道50移动。在一些实施例中，可以从车辆10下方接近电子设备 72进行维护或更换。任选地，其他静止部件，例如驱动电动机52，也放在升高的地板24下方。 [0034] 任选地，电子设备72可以包括控制电子设备，用于实施期望的成像数据采集脉冲序列或其他成像设备控制例程。任选地，电子设备72可以包括数据处理电子设备，例如图像重建处理器，其被编程为采用适当的重建算法重建采集的磁共振数据以生成图像。得到的图像可以显示于清洁区域14中设置的计算机或监视器(未示出)上，或者可以无线传输到远方地点，在那里，医务人员能够在距污染地点安全距离处观看图像。在一些实施例中，电子设备72包括计算机或其他适当的电子装置，包括编程为执行期望的控制和/或数据处理操作的数字处理器。任选地，电子设备72可以包括其他部件，例如梯度线圈电源、射频发射和/或接收电子设备等。如图1所示，这些电子设备可以设置于升高的地板24下方，或者可以设置于清洁区域14中的升高的地板24上或上方，或者可以分配在地板位置上方/下方之间。 [0035] 参考图3，成像设备可以是除图1和2的MR扫描器40之外的设备。例如，图3图示了沿着图1中所示的截面S观察的隔离管道的截面图，所替代的成像设备80包括电子束计算机断层摄影(e-束CT)扫描器80。如前所述，MR扫描器40被配置成具有反“U”形，以适应使隔离管道的底部48与升高的地板24重合。相反，CT扫描器采用断层摄影成像，其中辐射束绕着对象旋转完整的360°。对于正电子发射断层摄影(PET)扫描器(未示出)出现了类似问题，其中一般使用绕对象延伸360°的环形圈采集完整的断层摄影数据。为了适应绕对象完整360°的辐射束旋转，在图3的实施例中用隔离管道82替换隔离管道42，隔离管道82的底部不和升高的地板24重合。相反，隔离管道82具有圆底，相对于升高的地板24是提高的。这种布置类似于McKnight等人的美国专利申请No.2008/0171935A1中所述的隔离管道，在此通过引用将其全文并入，实际上，隔离管道82可以与McKnight等人公开的隔离管道相同。 [0036] 由于不能将轮床34推送到升高的隔离管道82中，所以采用了另一个对象支撑机构。在图3所示的实施例中，使用了滑动式对象支撑台84，其具有与隔离管道82的侧面吻合的仿形(contoured)侧面86，从而支撑台84受到隔离管道82的支持。对象支撑台84的优点是其机械上简单，没有移动部分，具有圆形的边缘，便于容易地净化。不过，也考虑过其他支撑布置，例如美国公开申请No.2008/0173218A1中公开的悬臂支撑或其他支撑，在此通过引用将其全文并入。 [0037] e-束CT扫描器80包括大致环形的抽真空外壳90，包含绕隔离管道82布置的环形阳极或阳极元件92的环形组件。布置电子束源(未示出)以生成和引导电子束辐照环形阳极或阳极元件90的环形组件，以便生成绕隔离管道82旋转的X射线束。例如，在Boyd等人的美国专利No.4352021和Schomberg的美国公开申请No.2007/0165773A1中公开了一些适当的e-束CT扫描器，在此通过引用将两者都全文并入。支撑元件94支持着e-束CT扫描器80并与轨道50咬合。 [0038] 常规CT扫描器采用旋转的X射线管，旋转X射线管以高速，例如每分钟60转或每分钟10转或更快速度绕对象旋转。图示的e-束CT扫描器80相对于常规CT扫描器的优点在于，它没有快速旋转的X射线管。这样简化了e-束CT扫描器80沿着隔离管道82经由轨道50的移动。不过，还考虑采用常规CT扫描器替代图示的e-束CT扫描器80。此外，还考虑了其他成像模态(未示出)，例如PET扫描器、用于采集单光子发射计算机断层摄影(SPECT)成像数据的伽马相机等，因为可以在轨道50上适当安装这些模态的每一种。 [0039] 图示的e-束CT扫描器80未延伸到升高的地板24下方。不过，还考虑允许成像设备延伸到升高的地板24下方，例如通过在升高的地板中包括凹槽或缝，以在其沿着轨道50移动时容纳成像设备中在升高的地板下方延伸的部分。 [0040] 返回到图1，在清洁区域14中与成像设备40一起设置任选的摄像机96，用于将成像区域与设置于隔离管道42中的对象对准。摄像机96例如可以是在可见或红外光谱中成像的电荷耦合器件(CCD)摄像机。图示的任选摄像机96安装在MR扫描器40的铁磁通量返回路径64上，并且因此随着成像设备40沿轨道50移动而与成像设备40一起移动。摄像机96沿着观察路径V对对象成像，观察路径V沿着隔离管道42与成像设备40的成像区域中心偏移距离d。为了能够成像，隔离管道42(或与观察路径V重合的一部分)应当在摄像机96成像的可见或红外波长范围的至少一部分上是透明的。偏移距离d是已知的，不会随着MR扫描器40和附着的摄像机96一起移动而改变。因此，可以基于摄像机96产生的图像和已知的距离偏移d确定成像区域的中心。在一些实施例中，使用摄像机96，任选地，还使用成像设备40执行初始预扫描，采集成像信息。或者，不能获得预扫描，但成像随着MR扫描器40和附着的摄像机96向左移动(如图1所示)而进展，从而摄像机96在MR扫描器40的成像区域在同一位置居于中心之前在时间d/速度采集到对象或对象一部分的图像(其中“速度”是MR扫描器40沿着轨道50移动的速度)。对于静止图像采集而言，一旦摄像机96在要成像的位置居于中心，就将成像设备40沿向左方向进一步移动距离d(再次利用图1的坐标)，以便将成像设备40的成像区域置于要成像位置的中心。 [0041] 参考图4，图1的移动成像单元被图示为去除了成像设备40，在描述移动成像单元的空气处理和净化系统时参考图4。由泵100将污染区域12维持在相对于大气压的轻微负压下，泵100经由高效率微粒空气(HEPA)过滤器102从污染区域12抽取空气，该过滤器确保泵100不会从污染区域12吸入生物或微粒化学污染(如果有这种污染的话)。 [0042] 隔离管道42(或，图3中图示的隔离管道82)带来了容易导致空气停滞的位置，从累积隔离管道中可能有的任何污染的角度，以及从隔离管道中加载的对象舒适性角度来讲，这可能都是不利的。任选地，设置在隔离管道42闭合端44的进气口104输出空气，以便维持从隔离管道42的闭合端44到开口端46的气流。空气泵106将空气向进气口104输送。任选地，布置HEPA过滤器108以过滤通过设置于隔离管道42的闭合端44处的进气口104的空气。进气口104输送的(以及从那里进入污染区域12的)气流应当足够低，以确保污染区域12保持轻微负压。这是通过平衡两个泵100、106的操作，直到利用空气流量和空气压力传感器(未示出)获得期望的空气流量和空气压力来适当实现的。 [0043] 继续参考图4，利用喷头110适当执行对污染区域12和隔离管道42(或等价地，图3中所示的隔离管道82)内部的净化，喷头110被布置成插入隔离管道42中，并被配置成输出环形图案112的流体喷雾，用于净化隔离管道42的壁。任选地，向前引导额外的正向喷雾图案114以净化隔离管道42的闭合端44。流体可以是水、溶剂或其他能够去除生物或微粒化学污染的液体或气态流体。对于生物污染而言，流体任选地包括杀死生物学病原体的防腐剂。由通过隔离管道42的开口端46的软管116适当输送流体。隔离管道42和污染区域12优选具有光滑侧面和圆角或壁、地板和天花板之间的圆形界面，使得流体喷雾112、114能够容易地到达并净化隔离管道42的所有内表面。可以利用喷头110或另一净化方式，完全取出轮床34以进行净化，或者可以在污染区域12中的同时进行净化。有利地，轮床34不复杂，亦即，不包括自动平移机构或其他可能导致净化困难的复杂性。在图3的实施例中，可以类似地取出支撑台84到污染区域12或完全在移动成像单元外部，以进行净化，并且也具有圆形的角部以避免捕集污染物。 |
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