用于腹盆部pet、ct及mr圖像融合的立體定向框架的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于腹盆部PET、CT及MR圖像融合的立體定向框架,包括U字型的第一、第二支架和托架，且U字型架的開口寬度可調，第一和第二支架平行，第一和第二支架之間的距離可調，托架與兩支架垂直相交，一支架上設有尖頭頂絲，尖頭頂絲自U字型架的外側頂向內側；第一和第二支架之間連接有三條以上的定位棒，至少有兩條定位棒相交，定位棒可拆卸，所述定位棒包括三套分別罐裝有PET顯像劑、CT顯像劑和MR顯像劑的定位棒；該定位棒為PET、CT或MR三種不同圖像數據添加定位信息。本發明操作簡便，可用于任意品牌、型號的PET、CT或MR機，實現了昂貴PET/CT、PET/MR機的主要功能，提升了單項設備的應用價值。
【專利說明】用于腹盆部&了、0了及胴圖像融合的立體定向框架

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于醫學影像學診斷、治療的輔助設備，具體涉及一種腹盆部立體定向框架。

【背景技術】
[0002]隨著現代醫學、放射學和計算機技術的不斷進步，醫學影像技術的發展日新月異，各種基于不同成像原理的醫學影像檢查方式層出不窮。到目前為止醫學影像學成像模式可分為解剖結構成像及功能代謝成像兩大類。其中，￠:1(電子計算機斷層掃描)、IV核磁共振)能反映人體的解剖結構信息，可以進行三維成像。掃描速率快、空間分辨率高且對剛體(骨、關節等)病灶成像清晰，但對軟組織(血管、神經、前列腺、關節囊等)病灶的顯像不如II？ ；11？具有較高的組織結構分辨率，無輻射且可進行多序列成像，但對骨組織成像效果較差。921(正電子發射計算機斷層顯像)屬于功能成像，可以反映人體組織細胞的功能變化和活體分子水平的變化，從而能發現早期癌變、成功的鑒別腫瘤的良惡性，同時給出惡性腫瘤的最大邊界，屬于功能成像，但其分辨率和信噪比較低，不能很好地滿足臨床診斷要求。
[0003]92141及謝有著明顯的互補優勢。但是，目前由于？21X1、謝I檢測是分別進行的，因此無法做到精確定位掃描，即使得行到了同一層面的檢測結果，兩張分別的的影像進行簡單的重疊對比，也不可能得出相應的結論。且機價格昂貴，的同機圖像融合現階段還未完善，臨床使用范圍較局限。如果能夠將？價、01及II？圖像進行融合，就可以將同層面、不同檢查方法的直觀圖像對比，同時顯示各自的影像結果，為醫生提供更科學更全面的診斷依據，制定出更合理的治療方案。
[0004]目前，多模態圖像的配準融合趨于自動化、精確化。但由于不同成像模式的圖像之間存在相當大的差異，如研宄部位空間位置的變化、噪聲影響不同、成像參數不同等，醫學圖像配準融合依然存在大量的技術問題亟待解決，且現有的圖像融合方式并不能實現任意品牌、型號的1^1X1或謝機的圖像配準融合，這些問題已經成為當前國內外醫學圖像分析處理研宄領域的熱點。基于立體定位框架的外部特征法具有任何非侵入方法所無法比擬的圖像配準精度，且定位簡單，較準確，成像后可以全自動進行配準，對位參數易于計算，不需復雜的優化算法。此法作為一種主要的配準融合方式被廣泛應用于頭頸部，但目前尚無體部(尤其是腹盆部)立體定向框架。


【發明內容】

[0005]本發明的目的是為了彌補現有技術的不足，提供一種用于腹盆部？價、及1尺圖像融合的立體定向框架，通過其中定位棒的準確定位，使兩種以上醫學掃描圖像可以精確地重疊到相同的圖像層面，實現兩種以上掃描圖像的融合，使現有的影像學檢查發揮更大的作用。本發明將各種單一功能的檢查設備進行整合以替代—體機的主要功能。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明一種用于腹盆部PET、CT及MR圖像融合的立體定向框架，包括第一支架、第二支架和托架；所述第一支架、第二支架均分別為U字型架，所述第一支架和第二支架的結構均分別由套筒和插接在套筒兩側的直角板構成，通過調整兩側直角板與套筒的相對位置以確定U字型架的開口寬度；所述直角板與套筒之間用頂緊螺栓固定，所述直角板上與套筒套接的一側設有刻度；其中，第一支架中直角板的另一側設有螺紋通孔，所述螺紋通孔內設有尖頭頂絲，所述尖頭頂絲的旋進使尖頭頂絲自U字型架的外側頂向內側；所述第一支架和第二支架的套筒的軸向中心線平行，第一支架在上，第二支架在下；所述第一支架和第二支架之間設有用于確定第一支架和第二支架兩者之間距離的直標尺，所述直標尺與所述第二支架之間用頂緊螺栓固定，所述第一支架的套筒套在所述直標尺上、并可沿所述直標尺上下滑動，用以確定第一支架和第二支架之間的距離；所述第一支架的套筒與直標尺之間用頂緊螺栓固定；所述托架由固定桿、直角套筒和所述直標尺構成，所述固定桿的一端與第二支架的套筒固定，所述固定桿位于第二支架的U字型開口內、并與所述直標尺垂直，所述固定桿的另一端與直角套筒的一側連接，所述直角套筒的另一側彎折向上，所述直角套筒、固定桿和直標尺構成了一 U字型的托架；所述直角套筒上彎折向上的一端設有粘膠帶；所述第一支架和第二支架之間連接有三條以上的定位棒，其中至少有兩條定位棒按照相交布置，所述定位棒與所述第一支架和第二支架之間的連接為可拆卸連接，可拆卸連接采用彈性夾結構；所述定位棒由空心管和堵頭構成，所述定位棒包括三套分別罐裝有PET顯像劑、CT顯像劑和MR顯像劑的定位棒，同時在所述第一支架和第二支架之間固定有一套定位棒。
[0007]進一步講，所述彈性夾結構是:在第一支架和第二支架的外側面上分別固定有Ω字型的彈性夾子，所述定位棒通過第一支架和第二支架上的一對Ω字型的彈性夾子夾緊。
[0008]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0009]本發明立體定向框架安裝操作簡單，便于攜帶，可用于任意品牌、型號的PET、CT或MR機，實現了 PET/CT機、PET/MR機的主要功能，提升了單項設備的應用價值，且成本遠低于現有的PET/CT機、PET/MR機。使用本發明立體定向框架，能對腹盆腔內固定的解剖部位如前列腺、宮頸、淋巴結，或相同病變區域同時顯示出PET、CT和MR掃描結果。整合后的圖像比組成它的各個子圖具有更優越的性能，綜合整體信息大于各部分信息之和，即信息論中1+1>2的效果。融合處理后的圖像可以更加精確、直觀、全面地為醫生提供盆腔病變范圍、形態等解剖結構變化及代謝功能信息，提供單一影像檢查難以發現或定位的疾病診斷信息，突出各自的檢測優勢和特點，為科研、臨床診斷和治療提供了更有效、精確、直觀的幫助。
[0010]利用本發明立體定位框架所得到的融合圖像在臨床上可以用來幫助前列腺增生、前列腺腫瘤、宮頸癌及轉移性病變的鑒別；幫助判斷腫瘤的良惡性，對腫瘤進行精確定位，明確比鄰關系；明確腫瘤增殖活躍地帶、腫瘤細胞聚集地帶和壞死地帶；判斷腫瘤臨床分期，提高臨床診斷的效率和可靠性。更可以指導腫瘤外科治療、內外放療、基因治療、伽馬刀治療及粒子治療等治療計劃的制定，有助于評估療效，具有非常重要的臨床應用價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1用于腹盆部PET、CT及MR圖像融合的立體定向框架整體結構示意圖；
[0012]圖2用于腹盆部PET、CT及MR圖像融合的立體定向框架的結構分解示意圖；
[0013]圖中:
[0014]1、3_套筒4-Ω字型的彈性夾子
[0015]2-直標尺21-刻度
[0016]22-固定桿5-定位棒
[0017]51-顯像劑6、7、8、9_直角板
[0018]61、71、81、91_ 刻度10-直角套筒
[0019]11-彎折向上一側12、13、14、15、16、17、20_ 頂緊螺栓
[0020]18、19-尖頭頂絲23-粘膠帶

【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和具體實施例對本發明技術方案作進一步詳細描述。
[0022]如圖1和圖2所示，本發明一種用于腹盆部PET、CT及MR圖像融合的立體定向框架，包括第一支架、第二支架和托架。
[0023]所述第一支架、第二支架均分別為U字型架，所述第一支架和第二支架的基本結構相同，如圖2所示，所述第一支架由套筒I和插接在套筒I兩側的直角板6、7構成，第二支架由套筒3和插接在套筒兩側的直角板8、9構成。第一支架和第二支架中通過調整兩側直角板與套筒的相對位置以確定U字型架的開口寬度；所述直角板6與套筒I之間用頂緊螺栓13固定，所述直角板6上與套筒I套接的一側設有刻度61 ;所述直角板7與套筒I之間用頂緊螺栓14固定，所述直角板7上與套筒I套接的一側設有刻度71 ;所述直角板8與套筒3之間用頂緊螺栓15固定，所述直角板8上與套筒3套接的一側設有刻度81 ;所述直角板9與套筒3之間用頂緊螺栓16固定，所述直角板9上與套筒3套接的一側設有刻度91。
[0024]第一支架中，兩個直角板6、7的另一側均分別設有螺紋通孔，螺紋通孔內設有尖頭頂絲18、19，所述尖頭頂絲18、19的旋進使尖頭頂絲18、19自U字型架的外側頂向內側。
[0025]如圖1所示，所述第一支架的套筒I和第二支架的套筒3的軸向中心線平行，第一支架在上，第二支架在下。所述第一支架和第二支架之間設有用于確定第一支架和第二支架兩者之間距離的直標尺2，所述直標尺2設有刻度21，所述直標尺2與所述第二支架之間用頂緊螺栓20固定，所述第一支架的套筒I通過其上的通孔(如圖2所示)套在所述直標尺2上、并可沿所述直標尺2上下滑動，用以確定第一支架和第二支架之間的距離；所述第一支架的套筒I與直標尺2之間用頂緊螺栓12固定。
[0026]所述托架由直標尺2、固定桿22和直角套筒10構成，所述直標尺2的長度至少為25cm，所述固定桿22的一端與第二支架的套筒3固定，所述固定桿22位于第二支架的U字型開口內、并與所述直標尺2垂直，所述固定桿22的另一端與直角套筒10的一側連接，所述固定桿22與直角套筒10的連接為套接，并采用頂緊螺栓17固定；所述直角套筒10的另一側彎折向上，所述直角套筒10、固定桿22和直標尺2構成了一 U字型的托架；所述直角套筒10上彎折向上的一端11設有粘膠帶23。
[0027]所述第一支架和第二支架之間連接有三條以上的定位棒5，其中至少有兩條定位棒按照相交布置，將多條定位棒相對錯開布置，有利于為后續圖像融合中圖層的疊加提供準確的定位基準，因為，在圖像處理中，三點可確定一個平面，通過傾斜排列的至少三條定位棒，如選擇四條定位棒，可以提供四個點以確定一個平面，使得？21或口或服所得圖像中的每層圖像均擁有各自對應的四個點，以一種影像檢查方法所得圖像上某一層面為基礎，根據其上的四個基準點，在另外兩種或一種檢查方法的重建圖像上找其對應的層面，并將二者進行融合，以實現精確到點對點的圖像融合。另外，可通過調節定位棒的長度以覆蓋全腹及盆部。
[0028]所述定位棒5與所述第一支架和第二支架之間的連接為可拆卸連接，可拆卸連接采用彈性夾結構；所述彈性夾結構是:在第一支架和第二支架的外側面上分別固定有口字型的彈性夾子4，所述定位棒5通過第一支架和第二支架上的一對0字型的彈性夾子4夾緊。
[0029]所述定位棒5由空心管和堵頭構成，所述定位棒5包括三套分別罐裝有不同顯像劑51的定位棒，顯像劑51包括？21顯像劑XI顯像劑和謝顯像劑，根據進行不同的掃描，同時在所述第一支架和第二支架之間固定有一套定位棒。
[0030]本發明中各構件材料的選擇原則是:只要是可同時應用于？21、01、II？成像且不影響成像效果的材料均可。
[0031]本發明用于腹盆部？21、01及謝圖像融合的立體定向框架的使用過程如下:
[0032]步驟一、將未安裝有定位棒的立體定向框架固定于患者的雙側髂骨及骶、尾骨，即:通過盆部3個固定部位雙側髂骨及骶尾骨將該立體定向框架固定于體外，并保持其整體的穩定性。具體包括:
[0033]1-1初步組裝:
[0034]將第二支架中的套筒3與兩側的直角板8、9套接后調整好位置后分別預緊頂緊螺栓15、16 ；將直標尺2插入到套筒3中并用頂緊螺栓20固定；
[0035]將第一支架中的套筒1與兩側的直角板6、7套接后調整好位置后分別用預緊頂緊螺栓13、14 ；第一支架的套筒1通過一通孔套在直標尺2上，調整好位置后預緊頂緊螺栓12 ；
[0036]將托架中的直角套筒10套在與第二支架固定連接的固定桿22上并預緊頂緊螺栓17 ；
[0037]將第一支架和第二支架安裝于患者腹盆部，托架繞過患者的兩腿之間；
[0038]1-2調整位置后固定:
[0039]旋進第一支架兩側的尖頭頂絲18、19，與此同時，調整第一支架中套筒1與兩側的直角板6、7的相對位置，當尖頭頂絲18、19頂住患者的雙側髂骨時，擰緊用于固定套筒1與兩側直角板的頂緊螺栓13、14 ；
[0040]記錄第一支架中套筒1兩側直角板上的刻度61、71，并據此將第二支架中套筒3兩側直角板8、9的刻度調整為一致，擰緊用于固定第二支架上套筒3兩側直角板8、9的頂緊螺栓15、16 ；根據患者體型大小調節托架中直角套筒10的套入深度，擰緊頂緊螺栓17進行固定，再將直角套筒10端部上的粘膠帶23貼于患者背部加以固定。
[0041]由于構成本發明立體定向框架的第一支架、第二支架和托架的I字型開口的寬度是可調的，可以滿足不同體型人的要求。
[0042]步驟二、通過以下方法獲取患者的腹盆部服掃描圖像、？￡1掃描圖像和掃描圖像中的兩種以上掃描圖像，且無前后順序:
[0043]2 - A、獲得MR掃描圖像:
[0044]患者仰臥于MR檢查床上，將罐裝有順磁性對比劑的多個定位棒分別通過彈性夾結構連接在第一支架和第二支架之間；對興趣區進行三維MR掃描，記錄掃描圖像信息數據；
[0045]2 - B、獲得PET掃描圖像:
[0046]患者仰臥于PET檢查床上，將罐裝含有PET示蹤劑的多個定位棒分別通過彈性夾結構連接在第一支架和第二支架之間；進行PET掃描，并記錄掃描圖像信息數據；
[0047]2-C、獲得CT掃描圖像:
[0048]患者仰臥于CT檢查床，將罐裝有碘劑高密度造影劑的多個定位棒分別通過彈性夾結構連接在第一支架和第二支架之間；進行CT掃描，并記錄掃描圖像信息數據；
[0049]步驟三、按外部特征提取法從步驟二獲得的每幅掃描圖像信息數據中提取定位棒所提供的標記點，以該標記點作為圖像融合的基準點；通過Photoshop計算機軟件進行圖像整合、重構處理，如果有條件實現三維PET掃描時，在圖像融合過程中，可以任選PET、CT或MR掃描圖像重建出所需角度的圖像，并以此圖像中的基準點為標準，重建另外一種或兩種掃描圖像，把相同層面的PET、CT或MR重建圖像進行兩兩融合或三者同時融合；當僅可行二維PET掃描時，在圖像融合過程中，則以PET標準軸位上的基準點為標準，重建CT和/或MR檢查圖，最后將相同層面的PET掃描圖像信息融合在CT和/或MR重建圖像上，從而實現在同一幅圖像中顯示上述兩種以上的掃描圖像信息。
[0050]下面通過一個案例以印證本發明立體定位框架在圖像融合中起著至關重要的作用。
[0051 ] 某患者3年前原診為“良性前列腺增生”，藥物治療2年余。近日查體發現血清PSA升高(PSA = 18.6ug/ml)，余無明顯不適。
[0052]查體:DRE檢查前列腺II度增大，中央溝變淺，未捫及明顯結節。全身檢查未見明顯異常。
[0053]在患者腹盆部安裝便攜式立體定位框架后分別行PET和MR影像檢查:
[0054]MR平掃顯示前列腺中央帶及移行帶體積增大，信號欠均勻，呈混雜信號；外周帶變薄，高信號區內顯示清晰，未見明顯低信號影。MR診斷為:“前列腺增生，若PSA持續升高建議進一步檢查”。
[0055]PET掃描軸位像顯示，前列腺內可見不規則結節樣異常放射性濃聚影，濃聚影位于前列腺右下部，濃聚程度早期顯像最高SUV值為9.6，延遲顯像時放射性濃聚程度下降，最高SUV值為6.7。PET診斷為:“前列腺內異常葡萄糖代謝增強灶，惡性病變可能；前列腺增生”。
[0056]將PET橫軸位圖像與MR重建掃描獲得的圖像信息輸入電腦，以定位棒為標記點按外部特征提取法運用Photoshop軟件，將PET影像精確融合于三維MR重建軸位影像上，PET-MR融合后圖像顯示:原PET圖像上顯示的前列腺內異常濃聚影區位于前列腺中央區右下象限4點處，結節完全位于中央區內，邊緣與前列腺外周帶分界清晰，大小約1.1X2.3cm，盆腔內無淋巴結轉移，所示諸骨未見異常。PET-MR診斷:“中央區前列腺癌；前列腺增生”。
[0057]患者于I月后行“前列腺癌根治術”，術后沿中央層面橫斷剖開標本觀察顯示，黃色病變區位于前列腺體部偏右后方近尿道部，病理證實:前列腺癌。
[0058]融合圖像可明確病變位置及性質，指導臨床治療計劃的制定。同時，融合后的圖像可在早期發現淋巴結轉移，對評估前列腺癌的轉移及分期具有重要價值。
[0059]盡管上面結合附圖對本發明進行了描述，但是本發明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發明的保護之內。
【權利要求】
1.一種用于腹盆部PET、CT及MR圖像融合的立體定向框架，其特征在于， 包括第一支架、第二支架和托架； 所述第一支架、第二支架均分別為U字型架，所述第一支架和第二支架的結構均分別由套筒和插接在套筒兩側的直角板構成，通過調整兩側直角板與套筒的相對位置以確定U字型架的開口寬度；所述直角板與套筒之間用頂緊螺栓固定，所述直角板上與套筒套接的一側設有刻度；其中，第一支架中直角板的另一側設有螺紋通孔，所述螺紋通孔內設有尖頭頂絲，所述尖頭頂絲的旋進使尖頭頂絲自U字型架的外側頂向內側；所述第一支架和第二支架的套筒的軸向中心線平行，第一支架在上，第二支架在下； 所述第一支架和第二支架之間設有用于確定第一支架和第二支架兩者之間距離的直標尺，所述直標尺與所述第二支架之間用頂緊螺栓固定，所述第一支架的套筒套在所述直標尺上、并可沿所述直標尺上下滑動，用以確定第一支架和第二支架之間的距離；所述第一支架的套筒與直標尺之間用頂緊螺栓固定； 所述托架由固定桿、直角套筒和所述直標尺構成，所述固定桿的一端與第二支架的套筒固定，所述固定桿位于第二支架的U字型開口內、并與所述直標尺垂直，所述固定桿的另一端與直角套筒的一側連接，所述直角套筒的另一側彎折向上，所述直角套筒、固定桿和直標尺構成了一 U字型的托架；所述直角套筒上彎折向上的一端設有粘膠帶； 所述第一支架和第二支架之間連接有三條以上的定位棒，其中至少有兩條定位棒按照相交布置，所述定位棒與所述第一支架和第二支架之間的連接為可拆卸連接，可拆卸連接采用彈性夾結構； 所述定位棒由空心管和堵頭構成，所述定位棒包括三套分別罐裝有PET顯像劑、CT顯像劑和MR顯像劑的定位棒，同時在所述第一支架和第二支架之間固定有一套定位棒。
2.根據權利要求1所述用于腹盆部PET、CT及MR圖像融合的立體定向框架，其特征在于，所述托架中，固定桿與直角套筒的連接為套接，并采用頂緊螺栓固定。
3.根據權利要求1所述用于腹盆部PET、CT及MR圖像融合的立體定向框架，其特征在于，所述直標尺的長度至少為25cm。
4.根據權利要求1所述用于腹盆部PET、CT及MR圖像融合的立體定向框架，其特征在于，所述彈性夾結構是:在第一支架和第二支架的外側面上分別固定有Ω字型的彈性夾子，所述定位棒通過第一支架和第二支架上的一對Ω字型的彈性夾子夾緊。
【文檔編號】A61N5/10GK104490415SQ201510014060
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月12日 優先權日:2015年1月12日
【發明者】趙陽, 張雪寧, 牛遠杰, 蔣寧, 賈榮榮, 彭景 , 張恩龍, 李京津, 徐國萍 申請人:天津醫科大學第二醫院