[发明专利]一种融合CT和PET双模态图像引导的小动物一体化放疗系统

说明书

技术领域

本发明属于检测成像设备技术领域，具体涉及一种融合CT和PET双模态图像引导的小动物一体化放疗系统。

背景技术

小动物在新型放疗方法研究与测试中具有至关重要的作用，尤其是在细胞水平无法模拟和无法进行人体试验的情况下，如肿瘤微环境的影响、大剂量放疗诱导的旁观效应、基因表达的影响、放疗结合免疫治疗的最优时间点、正常组织的放疗副作用等。然而目前小动物放疗实验中广泛采用大面积、单射线束的放疗照射模式，这与临床放疗中采用的三维图像引导精准局部放疗技术相差甚远。由于没有图像引导功能，无法准确定位肿瘤区域，导致对正常组织放射剂量过高，因此无法准确评价新型放疗方法的效果，尤其是针对原位或自发肿瘤模型的放射剂量研究、立体聚焦放疗效果研究以及结合放疗与靶向性药物治疗的效果评估等。

为了克服小动物放疗技术与临床放疗的差异，使小动物放疗研究的实验结果更可靠并且可以指导临床试验，国际上几个研究团队开始着手研发与临床放疗功能相似的、具有CT或锥束CT(Cone-beam CT，CBCT)引导功能的专用小动物放疗系统，包括：美国约翰霍普金斯大学的John等人研发了具有CBCT图像引导功能的一体化小动物放疗系统；美国斯坦福大学的Zhou等人在商用microCT基础上增加了二维移动平台和可变孔径射线准直器，实现了具有CT引导功能的小动物放疗；加拿大的Jensen等人设计制造了计算机控制的正交合叶准直器，将小动物CT成像系统改造成了放疗系统；美国的Zhang等人利用碳纳米管X射线阵列搭建了微射线束放疗系统；2015年，德国的Felix等人也通过增加可更换孔径的射线准直器将工业microCT系统改造成了具有图像引导功能的小动物放疗系统；2016年，德国的Tillner等人利用双焦点X射线球管搭建了具有CBCT引导功能的非盈利小动物图像引导放疗系统SAIGRT；同年，美国的Yang等人也报导了具有CBCT图像引导功能的小动物立体放疗系统iSMAART，该系统通过旋转直立姿势的小鼠进行CBCT成像和立体放疗。除此之外，已经商业化的小动物放疗系统有两家，即美国Xstrahl公司的小动物放疗系统SARRP、加拿大PXI公司的小动物放疗系统X-RAD 225Cx。但是，现在还不存在一款具有CT和PET双模成像功能且用于引导小动物精准放疗的一体化系统。

虽然CT或CBCT在小动物精准放疗中具有不可或缺的作用，但是，CBCT对软组织的对比度较差，无法清晰分辨脑、肝、胰腺、前列腺等原位肿瘤的位置，而且CT也无法检测放疗后肿瘤在细胞及分子水平的响应，这无疑制约了精准放疗的实施以及放疗效果的评估。

PET(Positron Emission Tomography，正电子发射断层成像)是一种具有三维成像能力的分子影像成像技术，灵敏度高，穿透深度深，并且可以在体探测分子水平的变化。PET成像具有定位肿瘤位置与揭示肿瘤相关分子信息的能力，将PET成像技术用于图像引导放疗研究中，一方面可以弥补CBCT在无法辨识低对比度肿瘤目标方面的不足，另一方面可以通过影像的方法在体揭示放疗前后肿瘤在细胞与分子的变化，从而检测和评价放疗效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种融合CT和PET双模态图像引导的小动物一体化放疗系统，弥补了现有单一CT引导小动物放疗系统的不足，利用分子影像PET与结构成像CT同时引导放疗，并通过不同尺寸的射线准直器来提高目标的放射位置准确度，实现了肿瘤目标的精准定位与放疗，并且可以通过PET成像监控和评价放疗效果，使得实验结果更准确、更可靠。

本发明的技术方案：

一种融合CT和PET双模态图像引导的小动物一体化放疗系统，包括：PET成像系统1、X射线CT成像系统2、动物床系统3、待检测物4、放疗系统5、数据采集系统、控制系统和计算机；

所述的数据采集系统和控制系统均连接至计算机；PET成像系统1和X射线CT成像系统2均连接数据采集系统，将采集PET成像系统1和X射线CT成像系统2的数据传输到计算机进行处理；动物床系统3和放疗系统5均连接控制系统，用于控制动物床系统3的运动和放疗系统5的角度和剂量；

PET成像系统1、X射线CT成像系统2和放疗系统5共用动物床系统3，X射线CT成像系统2中心轴线与PET成像系统1中心轴线重合，即为轴线6；

所述的PET成像系统1的为中空圆筒状，中空部分内壁均匀固定有偶数块平板PET探测器，构成成像孔；待检测物4通过动物床系统3移动到成像孔中进行成像，平板PET探测器用于检测待检测物4注射核素后发射的伽马光子；