一种多模显像设备、系统

技术领域

本发明涉及医疗成像技术领域，更具体地说，涉及一种用于开放式分子影像手术的多模显像设备，还涉及一种包括上述多模显像设备的多模显像系统。

背景技术

伽马和近红外(Near-infrared，简称NIR)荧光成像技术在手术导航中广泛应用。近年，从精准手术临床趋势的角度，临床专家提出伽马和NIR荧光多模互补术中导航的需求，特别是在术中实时、准确的前哨淋巴结定位应用。近年来，大量研究表明伽马-荧光联合显像相比单一方式或欧美公认的核素+蓝染联用在SLN定位方面有独特的应用价值。

当前，基于伽马-荧光联合显像的临床研究工作大都通过两种设备分别成像的方式进行。这种方式存在许多局限，除了占用更多的手术室空间和医生时间外，最主要的问题是组合式成像非同时且会存在角度和视场(Field of view，简称FOV)的不一致，在对同一检体显像时需分别将待检体放入伽马显影设备和荧光显影设备中，其操作较为繁琐，不便于用户操作，同时待检体方位发生偏移，不利于病灶定位。

综上所述，如何提供一种能对同一FOV同时进行伽马显像和光学显像的多模显像设备，且保留单模态使用的灵活性，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种多模显像设备，以将伽马显像和光学显像精准集成，实现对待检物体的伽马-光学成像，本发明的第二个目的是提供一种包括上述多模显像设备的多模显像系统。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种多模显像设备，包括设备壳体，所述设备壳体上设有：

用于探测含有放射性核素或放射性化合物的待检物体里发出的伽马射线以对待检物体进行伽马图像显像的伽马探测器模块，所述伽马探测器模块位于待检物体正上方；

用以采集待检物体的光学信息的光学成像模块；

设于所述设备壳体上、用以转换所述光学成像模块发出的光线的方向以对待检物体照明并转换待检物体发出的光线的方向以被所述光学成像模块获取得到光学图像的转向镜组。

优选地，所述转向镜组包括：

设于所述设备壳体的下底面的水平透镜；

靠近所述光学成像模块一侧设置的竖直透镜；

与所述水平透镜呈预设角度设置的反射镜。

优选地，所述设备壳体包括：

设于所述设备壳体的下底面的水平透镜安装孔，所述水平透镜安装孔上设有用于支撑所述水平透镜的安装凸台；

和/或，设于所述设备壳体的竖直侧壁上的竖直透镜安装槽；

和/或，与所述设备壳体的侧壁可拆卸的固定连接的镂空安装架，所述镂空安装架包括两个平行设置以形成限位腔体的镂空框架，所述反射镜自外至内滑入所述限位腔体固定。

优选地，所述光学成像模块与所述设备壳体可拆卸的固定连接。

优选地，所述设备壳体还包括：

用以固定所述光学成像模块的固定部，所述固定部包括用以与所述光学成像模块的外壁接触限位的插接孔，所述插接孔的内壁设有用以与所述光学成像模块的外壁接触增加摩擦阻力的阻尼件。

优选地，所述阻尼件为阻尼橡胶条。

优选地，所述固定部还包括贯穿所述固定部的壁厚的限位孔；所述光学成像模块的外壁上设有卡接凸起，所述卡接凸起的一端与所述光学成像模块固定、另一端为能够发生弹性形变的游离端，所述卡接凸起的表面设有能够与所述限位孔配合的卡块，以在所述光学成像模块插接时，压缩所述游离端直至所述卡块与所述限位孔配合实现卡接。

优选地，所述光学成像模块沿与所述伽马探测器模块垂直的方向设置。

优选地，所述光学成像模块为NIR-I荧光显像和/或白光显像模块。

本发明提供的多模显像设备，包括设备壳体，设备壳体上设有：用于探测含有放射性核素或放射性化合物的待检物体里发出的伽马射线以对待检物体进行伽马图像显像的伽马探测器模块，伽马探测器模块位于待检物体正上方；用以采集待检物体的光学信息的光学成像模块；设于设备壳体上、用以转换光学成像模块发出的光线的方向以对待检物体照明并转换待检物体发出的光线的方向以被光学成像模块获取得到光学图像的转向镜组。

相较于现有技术，应用本发明提供的多模显像设备，具有以下技术效果：

第一，通过设备壳体，将伽马探测器模块和光学成像模块精准集成在一起，具有成像FOV的一致性，通过该多模显像设备能够对同一位置的待检物体同时进行包括伽马显像、荧光显像和/或白光显像的多模显像，为前哨淋巴结定位等开放式分子影像手术导航提供关键仪器支撑，将大大提高手术的成功率和改善患者的生存质量，助力精准外科和个体化医疗的实践；

第二，通过可拆卸的固定连接设计，使得设备的光学成像模块可插拔，方便作业人员根据应用场景选用伽马显像和荧光/白光显像进行单模态使用，由此以满足不同场合的显像需要，提高装置的适应性。

为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种多模显像系统，包括上位机、显示装置和上述实施例任一项所述的多模显像设备；

所述上位机用于控制所述多模显像设备的伽马探测器模块和光学成像模块进行数据采集及图像处理，所述光学成像模块和所述伽马探测器模块分别与所述上位机连接；

所述上位机与所述显示装置连接、以将生成的待检物体的伽马图像和二维光学图像发送至所述显示装置进行显示。

优选地，所述多模显像设备为手持设备或能够与医用台车的机械连接臂固定，用以对手术区域进行显像观察。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种多模显像系统的结构原理图；

图2为本发明实施例提供的一种多模显像设备的轴测结构示意图；

图3为本发明实施例提供的光学成像模块与安装部的插接结构示意图；

图4为本发明实施例提供的光学成像模块与安装部的拆卸结构示意图；

图5为本发明实施例提供的阻尼件的安装结构示意图；

图6为图2的主视结构示意图。

附图中标记如下：

光学成像模块1、伽马探测器模块2、上位机3、显示装置4、反射镜51、水平透镜52、竖直透镜53、设备壳体6、固定部61、插接孔611、阻尼橡胶条612。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种多模显像设备，以将伽马显像和荧光和/或白光显像集成，通过多模显像设备能够同时对待检物体进行伽马显像和荧光和/或白光显像。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图2-图6，图2为本发明实施例提供的一种多模显像设备的轴测结构示意图；图3为本发明实施例提供的光学成像模块与安装部的插接结构示意图；图4为本发明实施例提供的光学成像模块与安装部的拆卸结构示意图；图5为本发明实施例提供的阻尼件的安装结构示意图；图6为图2的主视结构示意图。

在一种具体的实施方式中，本发明提供的多模显像设备，包括：设备壳体6，设备壳体6包括沿中心线对称设置的第一分体和第二分体，且二者可拆卸的固定连接，如通过螺纹紧固件固定。

设备壳体6上设有：

通过探测从含有放射性核素或放射性化合物的待检物体里发出的伽马射线重建得到伽马图像以对待检物体进行显像的伽马探测器模块2。其中，一种基于闪烁晶体的伽马探测器模块2包括一个准直器、一个闪烁晶体、光学倍增器件、电子线路等。伽马探测器模块2具体的结构及连接关系可参考现有技术，在此不再赘述。在一种实施例中，伽马探测器模块2位于待检物体正上方，检测从待检物体发出的伽马射线。

用以采集待检物体的光学信息的光学成像模块1；光学信息如二维光学图像。一种典型的荧光和/或白光成像模块1包括荧光光源、白光光源、二向色镜、若干透镜、荧光相机和白光相机等，其具体的结构及连接关系可参考现有技术。优选地，光学成像模块1为荧光和/或白光成像模块。

设备壳体6上设有用以转换光学成像模块1发出的光线的方向以对待检物体照明并转换待检物体发出的光线的方向以被光学成像模块1获取得到光学图像的转向镜组。优选地，转向镜组将光学成像模块1发出的水平光线转换为竖直光线以对待检物体照明并将待检物体发出的竖直荧光和/或白光光线转换为水平光线后被光学成像模块1里的荧光和/或白光相机获取最后得到荧光和/或白光图像的转向镜组。

在该具体实施例中，上位机3分别与伽马探测器模块2和光学成像模块1连接，进行数据采集控制以及信息获取、图像重建、预处理，上位机3将得到的伽马图像和光学图像发送给显示装置4进行显示。

相较于现有技术，应用本发明提供的多模显像设备，具有以下技术效果：

将伽马探测器模块2和光学成像模块1集成与设备壳体6上，实现了成像FOV的一致性，通过该多模显像设备能够同时获取同一位置的待检物体的伽马显像状态和荧光和/或白光显像状态；

第二，当需要单独使用光学成像模块1时，能够实现光学成像模块1和设备壳体6的快速分离，方便作业人员单独使用光学成像模块1单独显像，便于分别单独使用光学成像模块1或伽马探测器模块2，由此以满足不同场合的显像需要，提高装置的适应性。

具体的，为了优化设备壳体6的空间结构且使其紧凑，转向镜组可由一个或若干个透镜、以及一个反射镜51组成。

在该具体实施例中，转向镜组包括：

设于设备壳体6的下底面的水平透镜52；

靠近光学成像模块1一侧设置的竖直透镜53；

与水平透镜52呈预设角度设置的反射镜51。光学成像模块1发出的水平光线经竖直透镜53、反射镜51和水平透镜52照射到待检物体，待检物体发出的竖直荧光/白光光线经水平透镜52、和反射镜51、竖直透镜53进入所述光学成像模块1中。其中，预设角度一般设置为45°。优选地，在另一种实施例中，转向镜组可仅设置为反射镜51，通过设置反射镜51与光学成像模块1、待检物体间的角度，以采集待检物体的二维光学图像。

可以理解的是，在上述实施例中，光学成像模块1优选为沿水平方向设置，以便于在使用时便于定位。更为优选地，在伽马显像和光学显像能同时对同一个待检物体进行成像时，为保证成像FOV的一致性，光学成像模块1沿与伽马探测器模块2垂直的方向设置，使得装置空间结构紧凑，所占放置空间少，提高空间利用率。在其他实施例中，可根据需要设置光学成像模块和伽马探测器模块的位置关系，在此不再赘述。

进一步地，为了安装转向镜组，设备壳体6包括：

设于设备壳体6的下底面的水平透镜52安装孔，水平透镜52安装孔上设有用于支撑水平透镜52的安装凸台；

和/或，设于设备壳体6的竖直侧壁上的竖直透镜53安装槽；水平透镜52安装孔贯穿设备壳体6的壁厚方向，为中空通孔。在水平透镜52安装孔的周向内壁设有环绕设置的安装凸台，安装凸台的上表面与水平透镜52的下表面接触并对其限位，以在水平透镜52需更换时便于拆装。在另一种实施例中，竖直透镜53安装槽沿竖直方向设置，如在竖直侧壁上设置限位腔体，通过插接的方式实现竖直透镜53的安装。

和/或，与设备壳体6的侧壁可拆卸的固定连接的镂空安装架，镂空安装架包括两个平行设置以形成限位腔体的镂空框架，反射镜51自外至内滑入限位腔体固定。更进一步地，为了实现对反射镜51的安装，通过两个平行设置的镂空框架形成限位腔体，可以理解的是，镂空框架的底部边缘密封，以防止反射镜51滑落，优选地，仅设置一个出入口，其余镂空框架的边缘均密封。

在该具体实施例中，为了便于光学成像模块1的单独使用，光学成像模块1与设备壳体6可拆卸的固定连接。如插接、螺纹件固定等，由此以便于光学成像模块1与设备壳体6的分离。当需要单独使用光学显像功能的时候，通过将图4中，F的方向拔出即可按照使用者的要求去单独对待检物体进行显像。直接插入即可恢复多模同时显像状态。以此适应更多的场合来确保设备应用的灵活性。

进一步地，为了保证光学成像模块1和设备壳体6在连接时的稳固度，设备壳体6还包括：

用以固定光学成像模块1的固定部61，固定部61包括用以与光学成像模块1的外壁接触限位的插接孔611，插接孔611的内壁设有用以与光学成像模块1的外壁接触增加摩擦阻力的阻尼件。

阻尼件使得固定部61和光学成像模块1过盈配合，以实现插接。插接孔611的形状根据光学成像模块1的形状进行设置，如圆孔、方孔或椭圆孔等。固定部61优选为与设备壳体6一体式设置，以便于生产加工。阻尼件优选为沿平行于插接孔611的轴线方向设置，且沿插接孔611的内壁均匀设置。具体的，阻尼件为阻尼橡胶条612。阻尼橡胶条612为长条形，阻尼橡胶条612与插接孔611优选为粘接设置，上述装置通过设置阻尼件增加与光学成像模块1的接触面积，增大摩擦阻力，提高插接稳固度。

更进一步地，固定部61还包括贯穿固定部61的壁厚的限位孔；光学成像模块1的外壁上设有卡接凸起，卡接凸起的一端与光学成像模块1固定、另一端为能够发生弹性形变的游离端，卡接凸起的表面设有能够与限位孔配合的卡块，以在光学成像模块1插接过程中，压缩游离端直至卡块与限位孔配合实现卡接。

在使用时，可压缩游离端使其发生弹性形变，且卡接凸起与插接孔611的内壁接触安装，在安装过程中当卡块移动至限位孔处时插入至限位孔内实现卡接，此时游离端通过弹力将卡块与限位孔压紧，使得应该成型模块在插接孔611中的位置固定。

其中，竖直透镜53设于固定部61上，以靠近光学成像模块1。

上述装置使得操作者在使用过程中能够同时对同一位置的待检物体进行伽马显像和荧光和/或白光显像，通过联合显像可以快速准确定位前哨淋巴结，为医生提供更为精准的开放式手术导航，且还能够单独使用光学成像模块1或伽马探测器模块2，能够适用于多种场合，且结构简单，便于批量生产。

如图1所示，图1为本发明实施例提供的一种多模显像设备的结构原理图。基于上述实施例中提供的多模显像设备，本发明还提供了一种多模显像系统，该多模显像系统包括上位机3、显示装置4和上述实施例任一项的多模显像设备；上位机3用于控制多模显像设备的伽马探测器模块2和光学成像模块1进行数据采集及图像处理，光学成像模块1和伽马探测器模块2分别与上位机3连接；上位机3与显示装置4连接、以将生成的待检物体的伽马图像和二维光学图像发送至显示装置4进行显示。

优选地，多模影像设备可采用手持的方式应用于手术区域进行显像观察；为方便医生单手操作，精准定位于手术区域进行稳定观察，也可以固定在机械连接臂上。

上述具体实施例中，伽马探测器模块2和光学成像模块1分别设有通讯线连接上位机3，上位机3可设置为工控机、台式电脑等。为了便于分别对伽马显像状态和光学显像状态进行观测，多模显像设备的伽马探测器模块2和光学成像模块1可通过上位机3分别连接一个显示装置4，以便于独立观测同一位置的待检物体的伽马图像和荧光和/或白光图像；伽马探测器模块2和光学成像模块1也可通过上位机3连接同一个显示装置4，以便于同时观测同一位置的待检物体的伽马图像和荧光和/或白光图像。

由于该多模显像系统采用了上述实施例中的多模显像设备，所以该多模显像系统的有益效果请参考上述实施例。

本发明提供的设备及系统将助力精准外科和个体化医疗的实践，具有一定的经济和社会意义。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。