技术领域
[0001] 本
发明涉及医学成像系统。本发明尤其涉及包括两个、三个、四个或更多个放射探测头的
伽马相机，并且特别参照它们被描述。本发明尤其涉及各种类型的医学成像系统，它们使用伸出的机械操作的探测头和/或
放射源。
背景技术
[0002] 典型商业伽马相机包括配置成
支撑并操作两个、三个、四个或更多个放射探测头的机械构架。每个放射探测头本身均是又大又重且复杂的单元，典型地包括放射探测器阵列、由铅或其它重金属材料制成的重的
准直仪、以及铅或其它放射屏蔽罩。在通常的制造与生产装运工作流程中，元件在工厂被制造和组装以便调整(alignment)与测试。在这种工厂测试过程中，在构架的可调节的机械调整元件上和/或在探测头上作调整标记。一旦测试完成，便将大型组件拆卸，以使得探测头与机器构架分开地装运。在医院或其它装运目的地，装运的元件被收集并且重新组装。在工厂作的调整标记在重新组装伽马相机中很有用；然而，要在目的地作重新测试，以确保正确的调整。
[0003] 美国的现代化医院与其它医疗机构典型地拥有40英寸(100cm)宽的入口，而在欧洲有时使用的是36英寸(90cm)宽的入口。组装的伽马相机太大，以致不能合适的通过这种
门。因此，为了将伽马相机元件装运至医院或其它目的地机构的典型医学成像房间目的地，需要拆卸、装运并在目的地重新组装的传统过程。
[0004] 然而，单个放射探测头与构架的拆卸以及分开装运的该方法存在
缺陷。手动拆卸与重新组装的过程提供了人为误差的机会，这种人为误差将延迟安装或损坏伽马相机元件。在装运地的技术人员必须具有足够技能以完成重新组装并且就地测试，包括例如重新连接众多
电缆连线的复杂操作，并且将每个放射探测头以及与其相配合的操作机器机械地固定在一起。这些机械连接很复杂、配置成提供用于操作每个探测头的几个机械
自由度。例如，某些商业伽马相机为具有两个放射探测头及两个与其相配合的六轴机架系统。更新开发的商业伽马相机包括更多个放射探测头、以及在拆卸和重新组装的复杂性方面增大的附属物。而且，探测头的相对
位置必须在目的地确定，以使得例如当操作者将探测头设置成以180°方位
角分开的位置彼此相对时，探测头准确地彼此对置地
定位。尽管在工厂中作的调整标记方便了该过程，拆卸与重新组装可能引入调整不当，该调整不当可以仅通过对在目的地位置重新组装的系统的重新测试与重新调整而校正。
[0005] 在拆卸状态下的装运还增加了装运成本。每个元件，包括机器构架与每个单个的放射探测头，必须分别
包装与装运，这增加了装运材料的成本。此外，拆卸的更小元件例如
螺栓等必须也被包装与装运，这样进一步增加了装运成本。这种更小元件易于在拆卸、装运过程中，或在装运地丢失，这样会在伽马相机安装时引入延迟与额外的开支。
发明内容
[0006] 本发明提供了一种新的改进装置和方法，其克服了以上提及的问题及其它问题。
[0007] 根据一个方面，公开了一种成像系统，该成像系统包括多个探测头和所述多个探测头安装在其上的构架。所述构架可配置成处于(i)操作型态和(ii)装运型态。在操作型态，所述探测头被布置成通过所述构架操作以获得成像数据；在装运型态，所述探测头保持安装在所述构架上，并且与所述操作型态相比，所述成像系统沿至少一个维度尺寸被减少。
[0008] 根据另一方面，公开了一种装运包装，它包括：如前一段所述的成像系统，所述成像系统被配置成所述探测头保持安装在所述构架上的装运型态；以及容纳或
覆盖所述成像系统的至少一部分的
包装材料。
[0009] 根据另一方面，公开了一种成像系统，该包括多个探测头、构架、以及将所述探测头与所述构架机械地和电连接的操作装置。所述操作装置包括多个操作机械自由度和至少一个额外机械自由度，所述多个操作机械自由度可用于操作所述成像系统以获得成像数据，所述至少一个额外机械自由度可用于选择性地将所述成像系统设置成装运型态，在所述装运型态，所述多个探测头与所述构架机械地连接，并且所述成像系统与获得成像数据过程中成像系统的尺寸相比在至少一个维度上具有减小的尺寸。
[0010] 根据另一方面，公开了一种用于交付成像系统的交付方法，所述成像系统至少包括构架和多个探测头。在第一位置，多个探测头经由操作装置安装在构架上，所述操作装置配置成提供多个操作机械自由度，以便在获取成像数据过程中操作所述探测头。在所述第一位置，所述探测头与所述构架电连接。在所述第一位置，所述探测头被设置成装运型态，在所述装运型态，所述多个探测头保持安装、并且所述成像系统的尺寸与获取成像数据过程中成像系统的尺寸相比被减小。所述成像系统在所述装运型态从所述第一位置被装运至不同于所述第一位置的第二位置。
[0011] 根据另一方面，公开了一种装运包装，它包括成像系统和包装材料。所述成像系统包括与构架机械地连接的多个探测头，所述构架配置成尺寸减小的型态，所述尺寸减小的型态与所述成像系统的操作型态相比沿至少一个维度更小。包装材料容纳或覆盖所述成像系统的至少一部分。
[0012] 根据另一方面，公开了一种成像系统，它包括：构架、从所述构架向外伸展地安装的至少一个成像元件、以及用于使所述至少一个成像元件朝向所述构架倾斜至减小宽度的装运型态的装置。
[0013] 根据另一方面，公开了一种成像系统，它包括：构架、成像元件、以及具有第一和第二端部的臂。所述第一端部具有与所述构架的枢转连接。所述第二端部与所述成像元件连接。所述臂具有围绕所述枢转连接旋转以使所述成像元件相对地更远离所述构架定位以便成像的操作位置，所述臂具有围绕所述枢转连接旋转以使所述成像元件相对地更靠近所述构架定位以便装运的装运位置。
[0014] 一个优点在于在医院或其它目的地减少装运的伽马相机的组装。
[0015] 另一优点在于减小在伽马相机的装运与组装过程中引入探测头调整不当的可能性。
[0016] 另一优点在于减小在医院或其它目的地组装过程中损坏装运的伽马相机的可能性。
[0017] 另一优点在于减小在伽马相机的装运与组装过程中丢失零散元件的可能性。
[0018] 另一优点在于减小装运伽马相机的装运成本。
[0019] 在阅读与理解以下详细说明的
基础上，本领域技术人员将知道本发明的另外优点。
附图说明
[0020] 本发明可以采用各种元件与元件的设置、以及各种步骤与步骤的设置。附图仅用于显示优选
实施例的目的，而并不构成对本发明的限制。
[0021] 图1、2和3分别示出了处于操作型态的示例性伽马相机的正视图、侧视图和俯视图。
[0022] 图4、5和6分别示出了图1-3中示例性伽马相机的正视图、侧视图和俯视图，但处于装运型态。
[0023] 图7图示地示出了合适的制造、装运、以及交付系统，用于将图1-6中的伽马相机从制造地交付至医院或其它目的地。
[0024] 图8示出了用于在操作型态与装运型态之间重新配置探测头的示例性布置。
[0025] 图9示出了用于在操作型态与装运型态之间重新配置探测头的另一示例性布置。
[0026] 图10、11和12分别示出了处于操作型态的示例性成像系统的正视图、侧视图和俯视图。
[0027] 图13、14和15分别示出了图9-11中的示例性成像系统的正视图、侧视图和俯视图，但处于装运型态。
具体实施方式
[0028] 图1、2和3分别示出了示例性成像系统，即，示例性伽马相机10的正视图、侧视图和俯视图，该伽马相机10具有两个探测头12，14，每个探测头均包括各自的放射灵敏面16，18。两个头的伽马相机10是示例性例子，应该知道的是，在此公开的用于方便地装运并在目的地位置重新组装成像系统的装置与方法可以应用于伽马相机、CT/SPECT系统、PET/SPECT系统、以及包括安装在机械构架上的探测头的其它成像系统。而且，在此公开的用于方便地装运并在目的地位置重新组装成像系统的装置与方法可以应用于具有两个探测头、三个探测头、四个探测头、或更多个探测头的伽马相机或其它成像系统。
[0029] 探测头12，14安装在构架20上，该构架20包括用于机械地操作各个探测头12，14的操作装置22，24。在示例性实施例中，构架20限定出腔，病人可以俯卧位移动通过该腔。在图1-3中示出的操作型态时，操作装置22，24定位探测头，使得它们各自的放射灵敏面16，18面对将要成像的物体。在图1-3中示出的操作型态时，放射灵敏面16，18观测中心检查区域30。这样的位置例如适合于进行躺在介于放射灵敏面16，18之间的检查区域
30中的长椅、病床或托台(未示出)上的病人的
层析成像。在其它操作型态时，可以使用探测头12，14的其它方位。例如，图1以虚像示出了探测头14的另一可能的位置14a，该位置
14a适合于从站立或坐着的病人获取平面成像数据。示例的操作装置22，24包括各自的探测器旋转壳体或组件32，34。例如，探测器旋转壳体或组件32，34使得探测头14旋转到图
1中以虚像示例的位置14a。包括示例的操作装置22，24以及其它机构的机械构架20提供的额外的操作自由度使得探测头12，14围绕腔沿着圆形机架路径36(在图1的正视图中最佳可视并且标示)旋转。
[0030] 典型地，操作自由度不包括能够使得探测头倾斜至与构架20的主平面40(在图2的侧视图中绘出并且标出)更平行的位置的倾斜机构或其它自由度。相反地，当伽马相机10处于图1-3中示出的操作型态时，探测头12，14的放射灵敏面16，18通常布置成横过主平面40。因此，探测头12，14远离构架20的主体向外相对突出。尽管该布置对成像有利，但对于装运不利，因为其导致沿探测头12，14突出的方向伽马相机10的相对较大尺寸dop。
尺寸dop大于典型欧洲医院入口的典型的36英寸(90cm)的宽度，并且大于典型美国医院入口的典型的40英寸(100cm)的宽度。
[0031] 现参照图4-6，伽马相机10的构架20包括在成像时不使用的至少一个额外的自由度，但该至少一个额外的自由度用于将伽马相机10配置成更紧凑的装运型态，在该装运型态，伽马相机10的尺寸减小至如图5与6中示出的更小的值dship。这通过提供倾斜或枢轴节41，42(以图2中的非折叠或操作型态以及图4与6中的折叠或装运型态标示)而实现，倾斜或枢轴节41，42使探测头12，14能够枢转或折叠，使得放射灵敏面16，18平行于构架20的主平面40布置，并且面对构架20的主平面40。在示例性实施例中，与操作探测头旋转自由度和由操作装置22，24的探测器旋转壳体32，34提供的操作旋转自由度36配合进行探测头12，14的折叠，以将探测头12，14设置在构架20的顶部与底部并且旋转探测头12，14，使得当它们朝向构架20折叠时不会碰撞。在示例性实施例中，由在成像时不使用的各个
平移机构43，44(在图1中的非折叠或操作型态与图4中的折叠或装运型态标示)提供额外的自由度，以使折叠的探测头12，14在构架20的顶部与底部大致对中。
[0032] 继续参照图4-6并且进一步参照图7，伽马相机10最初在工厂或其它制造位置52组装50，并且如图所示在制造位置52或在另一测试机构测试54。组装50包括机械地将探测头10，12安装在构架20的操作装置22，24上，并且将探测头12，14与构架20的操作装置电连接。在测试54之后，伽马相机10未被拆卸，而是使用包括操作装置22，24的构架20使伽马相机10折叠56。折叠可选地完全自动化并且完全通过自动控制完成，或可选地包括一些手动操作，例如取下
锁紧螺栓等，沿枢轴节41，42等手动折叠解锁的探测头。折叠的探测头12，14合适地通过摩擦，或通过插销、约束带、锁紧螺栓或其它
紧固件等保持在折叠位置。在一些实施例中，探测头12，14在图4-6的折叠型态保持电连接。在其它实施例中，探测头12，14部分地或完全地电断开。
[0033] 如在此所使用的，如果探测头12，14基本上保持电连接，即使当伽马相机10以折叠型态设置时电连接的小部分被断开，探测头12，14也被认为保持电连接。例如，应该设想保持探测头12，14电连接，但断开一个或几个连接，例如将保护的电终端连接在探测头12，14的特定
电压敏感终端上，或断开主电缆以便于装运等。如果在折叠或装运型态中断开几个连接，这几个断开的连接通过连接器形状、键控槽等而可选地配合，以确保这几个电连接能够以无误差的方式在目的地重新构建起来。
[0034] 继续参照图4-7，一旦伽马相机10以折叠型态设置，例如通过用如图4-6中以虚像图示地示出的包装材料60基本上环绕折叠型态的伽马相机10而被合适地包装58。处于折叠与包装型态的伽马相机随后从工厂或其它制造位置52装运64至医院、实验室、或其它目的地位置66。在目的地位置66，伽马相机10被设置在交付操作70的目的地房间中，其可以包括将处于折叠与包装型态的伽马相机10穿过40英寸宽度(如在美国是典型的)的入口、或穿过36英寸(90cm)宽度(如在欧洲是典型的)的入口。伽马相机10的折叠型态使得尺寸dship足够小以通过这种入口。应该设想对于打算在美国装运的伽马相机具有例如38英寸(96cm)的宽度，其足以通过典型的美国医院入口。进一步应该设想如果目的地位置66具有合适的更大门，则尺寸dship应大于40英寸。
[0035] 一旦交付至目的地房间，该目的地房间典型地是将要在其中操作伽马相机10的房间，在拆开包装操作72中拆卸包装材料60。在一些实施例中，交付操作70与拆开包装操作72可以交换，即，在处于折叠型态的伽马相机10装运70至目的地房间之前，可以在医院卸料库或目的地位置66的其它外部区域完全或部分地拆卸包装。如果在通往目的地房间途中的门、走廊或其它标准建筑结构可以产生与包装材料60的增加的尺寸的紧密配合，则可以这样做，例如，以便使得尺寸dship最小化。在其它情况下，理想地将包装材料保持在位直至系统到达目的地房间，以使得穿过建筑结构时保护系统。一旦伽马相机10位于目的地房间并且拆卸了包装材料60，伽马相机10被展开74，以从装运型态转换为操作型态。可选地，在用于临床、研究或其它应用之前，在目的地位置66处于操作型态的伽马相机10被再次测试76。在一些实施例中，在目的地的测试、调整或标定可以被省略，取而代之，依靠在工厂或其它制造位置52的准确测试、调整或标定，伴随使用折叠以在装运过程中保持测试的、调整的或标定的型态。
[0036] 参照图8，描绘了一个示例性的探测头折叠机构的示例。具有放射灵敏面81的探测头80经由臂82安装至探测器旋转壳体或组件84。自动的倾斜
致动器86在操作倾斜角度范围ΔΦop上提供机器驱动的操作倾斜自由度。在该实施例中，操作倾斜自由度对于折叠并不是最优的，至少因为它使臂82从机架伸出。另外，在一些实施例中，操作倾斜自由度可以提供小于90°的倾斜能
力。因此，为了将探测头80如下折叠而提供额外的自由度。在操作型态时，臂82通过四个紧固件90和两个精细调节的偏心装置92相对于探测器旋转壳体84被锁定在位。为了将伽马相机设置成折叠或装运型态，取下紧固件90和偏心装置92，并且使探测头80围绕台肩螺栓94从图8中示出的0°操作位置手动地枢转或旋转至折叠位置，在折叠位置，臂82大体沿图2中所示的90°方位，使放射灵敏面81面对机架。在一些实施例，臂82可以枢转小于90°。在一些实施例，当构架20允许时，臂82可以枢转大于90°，并且可以部分地移动至构架20的腔中，以进一步减少宽度。一个或多个紧固件90或偏心装置92被可选地重新安装，以便在装运过程中将探测头80锁定在折叠位置，并且减少紧固件90或偏心装置92可能在装运过程中丢失的可能性。
[0037] 参照图9，描绘了另一示例性的探测头折叠机构的示例。具有放射灵敏面101的探测头100经由紧固件103刚性地安装到臂102上，并且臂102通过倾斜或枢转连接105又安装至探测器旋转壳体或组件104。自动的倾斜致动器106提供围绕倾斜或枢轴节105的机器驱动操作倾斜自由度，但仅在基本上小于整整±90°的操作倾斜角度范围ΔΦop内。为了折叠探测头100紧靠机架，一个或两个螺栓或其它紧固件110，112被取下，以便完全地或部分地取下倾斜致动器106。随着倾斜致动器106被取下，探测头100和刚性连接臂102可自由地围绕倾斜或枢轴节105向下枢转至标示的用于装运的90°位置。换句话说，通过取下紧固件110，112和自动倾斜致动器106，枢轴节105从横跨被限制角度区间ΔΦop的操作自由度转换至允许探测头100和与之连接的臂102旋转或折叠成装运型态的额外自由度。
[0038] 图8和9的折叠机构适合包括在图1-6的伽马相机10的构架20和致动器22，24上，以便大体朝向构架20折叠各个探测头12，14，从而减少探测头远离构架的突出。在这种替换中，图8和9的探测头80或探测头100及与之相连的机械元件替代一个或两个探测头10，12以及选择的致动器22，24的元件。而且，基于这些示例的例子，本领域技术人员可以容易地设计适合于大体朝向构架折叠其它伽马相机的探测头以减少探测头的突出的其它机械结构。
[0039] 参照图10-15，描绘了另一实施例。成像系统200与伽马相机10类似，但额外地包括x射线系统和放射探测器，x射线系统包括诸如x射线管200的放射源，x射线系统和诸如x射线探测器阵列202的放射探测器经由各个臂204，206安装在机架20上，还具有用于SPECT，PET等的探测头12，14。x射线管200发射穿越检查区域30的x射线，并且由设置在该区域中的物体减弱。被减弱的x射线由x射线探测器阵列202探测。因此，x射线探测器阵列202是探测头；然而，因为由x射线管200至探测器元件的路径提供校直，x射线探测器阵列202典型地不包括准直仪，尽管其可以包括防散射格栅或其它接收角度限制结构。而且，x射线探测器阵列202以其它方式不同于探测头12，14，例如设计成接收与由探测头12，14典型探测到的低级别射线相比基本上更高的x射线流。典型地，探测头12，14以
光子或粒子计数模式操作，其中每个伽马射线、阿尔法或贝塔粒子、或其它放射粒子在其与探测头12，14的放射灵敏面16，18相互作用时产生离散的相应
电流脉冲或其它
信号。
x射线探测器阵列202可以计数模式或以连续模式操作，后者产生电流或其它信号，该电流或其它信号的强度或量表示碰撞到探测器元件上的基本连续的x射线流的级别。
[0040] x射线系统200，202可以用于静态模式，在该模式中，x射线管200和x射线探测器阵列202的方位角位置保持固定，以便获得平面x射线图像，例如平面胸腔x射线。另外地或可替换地，x射线系统200，202可以用于层析模式，在该模式中，x射线管200和x射线探测器阵列的方位角位置同步增加，以便获得在方位角范围上的层析投影数据，该数据可以重新构建成
片段或三维图像。在一些实施例中，x射线系统200，202用于获得关于物体的信息，从该信息中获取衰减图谱，该图谱用于修正或调整由探测头12，14获得的SPECT或PET成像数据或重新构建的图像。在一些实施例中，x射线系统200，202用作与由探测头12，14提供的SPECT和/或PET成像一起的附加补充成像形态。
[0041] 图10、11和12分别示出了处于操作型态的成像系统190的正视图、侧视图和俯视图。诸如探测头12，14，用于操作各个探测头12，14的操作装置22，24等的伽马相机元件与伽马相机10的元件相同，并且因此以与图1-3中使用的相同的参考数字标示。成像系统190另外包括安装在臂204上的x射线管200，臂204通常远离构架20延伸。类似地，x射线探测器阵列202安装在臂206上，臂206通常远离构架20延伸。在操作型态，x射线管
200与x射线探测器阵列202以彼此面对的方式设置在检查区域30的对置侧上。由x射线管200产生的x射线通过检查区域30，在该检查区域，x射线基于物体的x射线吸收(通常空间地改变)特性而减弱，并且位于对置侧上的x射线探测器阵列202接收并检测通过检查区域30的大体吸收减弱的x射线的强度。
[0042] 在示例性成像系统190中，沿探测头12，14突出方向的成像系统190的尺寸dop受到探测头12，14的延伸的限制，并使x射线系统元件200，202在该方向延伸或突出更短的距离。然而，在其它实施例中，可以限制x射线系统元件的突出。然而，即使在示例性实施例中，x射线系统元件200，202的突出足够大，以阻止操作型态的成像系统190通过医院入口，例如在美国的典型的40英寸宽度的入口，在欧洲的36英寸(90cm)宽度的入口，或两者。
[0043] 图13、14和15分别示出了处于折叠或装运型态190’的成像系统的正视图、侧视图和俯视图。探测头12，14处于如图4、5和6中示例的用于伽马相机10相同的折叠位置。另外，x射线元件200，202靠近构架20折叠。在折叠型态190’，x射线管200大体围绕枢轴节210向上旋转，并且操作装置204的长度经由可伸缩机构、滑动套筒关节212、或其它合适的联结器可选地缩短。类似地，在折叠型态190’，x射线探测器阵列202大体围绕枢轴节
220向上旋转，并且操作装置206的长度经由可伸缩机构、滑动套筒关节222、或其它合适的联结器可选地缩短。处于装运型态190’的成像系统190适合于例如以图13-15中虚像图示地示出的包装材料160包装，并且根据图7中图示地示出的方法装运。
[0044] 尽管在示例性实施例中x射线元件200，202在装运过程中保持与构架20的机械连接，在其它实施例中，设想在装运之前取下一个或两个x射线元件、并且在目的地位置重新安装这些元件。
[0045] 示例性实施例是例子，许多变化被设想以使成像系统的结构处于探测头至少保持与机架的机械连接的装运型态。在示例性实施例中，机架的操作自由度不足以使得折叠或装运型态具有足够小的尺寸；因此，提供诸如倾斜或枢轴节41，42、平移机构43，44、以及枢轴节210，220的额外自由度。在示例性实施例，手动地致动额外自由度；然而，还设想将合适的机器致动器包括在机架上，以使得以自动或半自动方式操作这些额外自由度。如果操作自由度足以将成像系统设置成足够紧凑的折叠型态，则设想省略额外自由度并且装运成像系统，使探测头至少机械地连接但处于仅使用操作自由度实现的紧凑折叠型态。
[0046] 在示例性实施例中，至少一些额外的自由度41，42，210，220被提供以便折叠，并且当构架处于操作型态时被锁定在固定位置。在一些实施例中，锁定的固定位置可以用作调整或标定机构。例如，图8的折叠机构的四个紧固件90和两个精细调节的偏心装置92将臂82锁定在固定位置，该固定位置使用偏心装置92被精细调节，以相对于枢轴节94调整或标定探测头80的倾斜。
[0047] 在示例性实施例中，成像系统10，190布置成折叠或装运型态涉及与一些操作自由度一起或配合致动的额外自由度。例如，提供各个探测头12，14的旋转操作自由度的探测器
旋转机构32，34还用于折叠过程。类似地，滑动套筒关节212，222适合用于提供各个x射线元件200，202的操作自由度(例如，将这些元件定位在距离构架20
选定的距离处以便x射线成像)，并且还在折叠过程中可选地使用以缩短臂204，206。然而，还设想在折叠过程中仅使用专用的额外自由度，并且不使用任意操作自由度。另一方面，如果操作自由度足够灵活，设想仅使用操作自由度就将成像系统设置成折叠或装运型态，在这种情况中，不提供额外自由度。
[0048] 已经参照优选实施例描述了本发明。在阅读与理解前述的详细说明的基础上，可以对本发明进行
修改与改变。本发明被构建成包括所有这样的修改与改变，只要其落入附属的
权利要求或其等同物的范围之内。
