[发明专利]一种多模态同态等时医学影像成像系统及其成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学成像领域，尤其涉及一种多模态同态等时医学影像成像系统及其成像方法。

背景技术

医学影像技术一直是诊断疾病的重要手段，也是人们最早用于医学诊断的工程手段。1895年，德国科学家Wilhelm Conrad在试验阴极射线管时发现了一种能够穿透物质的未知射线，伦琴将其命名为“X射线”。而伦琴夫人的手骨X射线造影也开创了用X射线进行医学诊断的放射学——X射线造影术，同时也开创了工程技术与医学相结合的新纪元。医学断层成像技术（Computed Tomography）始于19世纪60年代抑或更早时期，而直到80年代才开始系统研究断层图像融合。继早期的平板图像融合之后，到20世纪90年代图像融合的两大基础方法软件法和硬件法，都得到了长足的发展。软件法是在不同模态设备不同时间采集图像之后，将图像进行配准。而与此不同的是，硬件法则是将此不同模态的成像设备结合到一起，由此实现在同一坐标系内进行多模态的图像采集，从而保证尽可能准确的图像融合定位。多模态医学影像技术可实现不同影像设备的优势互补，使获取的影像结果更精确、更可靠。已有实践表明，多模态医学影像设备在重大疾病的早诊早治、治疗方案的制定、治疗效果的验证与评估中发挥着重要作用。

任何单一模态的分子影像都存在着自身难以克服的缺陷，无法满足生命科学研究的迫切需求——完整、准确地解释生命过程。例如正电子发射断层成像（Positron Emission Tomography）PET虽然具有很高的探测灵敏度，但由于辐射光子能量为固定的511keV，不能同时进行多分子探测；单光子发射断层成像（Single Photon Emission Computed Tomography）SPECT虽然无需昂贵的回旋加速器制备核素药物，但难以寻找到参与新陈代谢的SPECT放射示踪物，且其灵敏度比PET低1到2个数量级。目前已有将X-ray CT、PET、SPECT这三个模态采用硬件法结合到一起，但是三个模态成像时并不是同态等时采集数据。而核医学成像方法如PET与SPECT的成像时间一般都在数十分钟，因此对于等时性要求较高的多模态动态采集往往难尽人意。现有技术中的多模态成像装置，对于分子医学影像领域而言，都是将各个成像模态放置与不同的位置，未能共用同一个扫描区域，只能采用分时扫描，均未能做到X-ray CT/PET/SPECT三模态同态等时扫描成像。

发明内容

为了实现多模态分子影像技术的同态等时成像性能，本发明提供了一种可行的X-ray CT/PET/SPECT三个模态同态等时的多模态医学影像成像系统及其成像方法。

本发明的一个目的在于提供一种多模态同态等时医学影像成像系统。

本发明的多模态同态等时医学影像成像系统包括：X射线计算机断层成像X-ray CT装置、正电子发射断层成像PET装置、单光子发射断层成像SPECT装置、旋转装置、扫描床装置、以及数据采集系统和计算机；其中，X-ray CT装置、PET装置和SPECT装置安装在同一个旋转装置上，构成多模态成像系统，安装在底座的一端；扫描床装置安装在底座的另一端，各个成像装置的扫描轨迹在同一个水平面内；各个成像装置经数据线由数据采集系统采样保存至计算机；各个成像装置共用一个扫描床装置和同一个扫描区域；X-ray CT装置的X射线源和X射线探测器以扫描区域为中心相对地安装在旋转装置上；PET装置的γ射线探测器形成的阵列围绕着扫描区域安装在旋转装置上，阵列采用弧形结构，或者两个以上互成等角度的平板结构；SPECT装置对准扫描区域安装在旋转装置上，并且位于X-ray CT装置的扫描区域外。

旋转装置包括旋转台、轴套和滑环。旋转台通过旋转台托架固定在底座上，可以完成在平面内的旋转。旋转台的中间具有通孔，其中心轴与扫描床装置的轴线共轴。滑环通过滑环托架安装在底座上，并且通过轴套与旋转台相连接。安装在旋转台上的各种设备的数据线和电线通过轴套进入滑环，数据线和电线经滑环梳理后分别连接至电源或数据采集系统。